Lithium-ion-accu's willen nog wel eens vlam vatten door beschadiging of door verkeerd in een apparaat gezet te zijn. Daar hebben onderzoekers nu mogelijk iets op gevonden: een additief mixen bij de elektrolyt. De inhoud van de accu verhardt vervolgens als deze een opdonder krijgt, zodat de elektroden elkaar niet meer kunnen raken en geen kortsluiting meer kunnen veroorzaken.
Er zijn ook accu’s die gebruikmaken van een elektrolyt van een vaste stof, maar deze zijn lastiger te produceren. De speciale toevoeging zou volgens de bedenkers makkelijk in de bestaande productieprocessen van lithium-ion-accu’s te verwerken zijn. Een ontplofte iPad in de Amsterdamse Applestore liet op 20 augustus maar weer eens zien dat de accu’s niet alleen bij goedkope (namaak)producten ontploffen.
Maïzena
De werking van het additief lijkt op de manier waarop een papje maïzena een tijdelijke vaste stof kan worden bij een verhouding van 2:1 (maizena:water). Dit heet ook wel een niet-Newtonse vloeistof. Als u op zo’n oplossing heel hard met bijvoorbeeld een vork inhakt, dan krijgt u de vork niet in de oplossing, terwijl u de vork probleemloos in de vloeistof kunt stoppen als u het rustig doet. Onderzoeker Gabriel Veith kreeg het idee hier iets mee te doen met li-ion-accu’s toen hij met zijn kinderen en een papje maizena aan het spelen was. Het wordt ook wel ‘oobleck’ genoemd.
De onderzoekers gebruikten logischerwijs geen maizena in de accu’s, maar siliciumdioxide, ook wel silica genoemd. Als een li-ion-accu het zwaar te verduren krijgt door bijvoorbeeld een val, klonteren de silica-deeltjes bij elkaar en blokkeren tijdelijk de stroom van vloeistoffen en ionen. De deeltjes die de onderzoekers gebruikten zijn allen 200 nanometer groot, vergelijkbaar met heel fijn zand. Dat alle deeltjes dezelfde maat hebben, is van belang, omdat anders het papje niet de juiste viscositeit heeft.
Er was nog wel een interessant probleem bij het productieproces van een accu: de elektrolyt wordt normaliter aan het eind van het productieproces in de accu geïnjecteerd, maar als je een vloeistof die bij impact direct verdikt ergens in wil spuiten, dan lukt dat logischerwijs niet. Als oplossing is bedacht de silicabolletjes voor het inbrengen van de elektrolyt in de accubehuizing te hebben zitten.
Plannen genoeg
Voor de toekomst zijn er nog plannen genoeg: zo willen de onderzoekers iets verzinnen waardoor een beschadigd deel van een accu verhard blijft, terwijl het onbeschadigde deel weer vloeibaar wordt en de accu dus blijft werken. Als klap op de vuurpijl willen ze een accu maken die groter is en daarmee ook nog een kogel moet kunnen stoppen. Je ziet ze aankomen: ‘heeft u een kogelvrij vest?’ ‘Nee, ik heb een telefoon.’
Helaas is het grapje dat uiteraard naar oude Nokia’s verwijst een beetje flauw. Het gaat om vesten die soldaten dragen waar voor tien kilo aan accu’s in zitten entien kilo aan bepantsering. Dat laatste zou je met zo’n accu dus kunnen besparen aan gewicht.
Van de techniek is nog geen paper, maar op het 256ste congres van de American Chemical Society wordt de techniek gepresenteerd.
