De Universiteit van Kiel heeft samen met RENA Technologies onderzoek gedaan naar opslagmaterialen voor batterijen. Tot nu toe is lithium-ion de standaard bij elektrische auto’s en smartphones, maar silicium is veel effectiever. Silicium heeft tien keer meer opslagcapaciteit dan lithium-ion en het opladen kost slechts een paar minuten.
RENA en de Universiteit presenteerden hun bevindingen op de Hannover Messe. Met zijn enorme opslagcapaciteit zou silicium mogelijk beslissende voordelen hebben ten opzichte van de materialen die worden gebruikt in commercieel verkrijgbare lithium-ionbatterijen. Vanwege de mechanische instabiliteit is het tot nu toe vrijwel onmogelijk geweest om silicium te gebruiken voor opslagtechnologie. Een onderzoeksteam van het Institute for Materials Science aan de Universiteit van Kiel, in samenwerking met het bedrijf RENA Technologies GmbH, ontwikkelt anoden gemaakt van 100 procentsilicium. Door gerichte structurering van het oppervlak op micrometer-niveau, kan het team het opslagpotentieel van silicium volledig benutten.
Silicium is lang een potentiële kandidaat geweest voor de elektrische mobiliteit, volgens materiaalwetenschapper dr. Sandra Hansen. “Theoretisch is silicium het beste materiaal voor anodes in batterijen en kan het tot 10 keer meer energie opslaan dan grafietanodes in 
conventionele lithium-ionbatterijen.” Elektrische auto’s zouden verder kunnen rijden, smartphone-batterijen zouden langer meegaan en het opladen zou aanzienlijk sneller gaan. Een bijkomend voordeel van het halfgeleidermateriaal is de onbeperkte beschikbaarheid – zand bestaat immers grotendeels uit siliciumdioxide. “Silicium is het op één na meest voorkomende element op aarde na zuurstof en dus een bijna onbeperkte, kosteneffectieve hulpbron”, zei Hansen.
Tot nu toe was de levensduur van siliconenanodes echter veel te kort om ze echt te gebruiken in oplaadbare en oplaadbare batterijen. De reden hiervoor is de hoge gevoeligheid van het materiaal. Tijdens het laden bewegen lithiumionen heen en weer tussen de anode en de kathode. Silicium, als het materiaal met de hoogste energiedichtheid, kan een opmerkelijk aantal lithiumionen opnemen. Terwijl dit gebeurt, wordt het met 400 procent groter en zou het op lange termijn breken.
De accu’s zijn in de testopstelling van het onderzoek in slechts twaalf minuten volledig volgeladen. Gelijksoortige accu’s op basis van lithium-ion-technologie zouden hier vijf uur over doen. Ondertussen zijn er tijdens het onderzoek al 500 succesvolle ladingen en ontladingen gedaan met de nieuwe accu’s en is een begin gemaakt met de productie.
