micro-accu

Piepklein zijn ze: de micro-accu’s die wetenschappers van de universiteit van Illinois ontwikkeld hebben. Maar tegelijkertijd zijn ze superkrachtig: u zou er de lege accu van uw auto mee op kunnen laden. En nog snel ook!

“Dit is een hele nieuwe manier om over accu’s na te denken,” stelt onderzoeker William P. King. “Een accu kan veel meer kracht leveren dan mensen ooit dachten.” En het werd tijd dat we zo’n accu zouden ontwikkelen. “De afgelopen decennia zijn elektronica steeds kleiner geworden. Net als de onderdelen waarmee een computer ‘denkt’. Maar de accu bleef achterlopen. Dit is een microtechnologie die dat allemaal kan veranderen. Nu presteert de krachtbron net zo goed als de rest.”

Keuzes
De nieuwe micro-accu’s kunnen veel energie opslaan, veel energie leveren en doen dat ook nog eens snel. En dat is een doorbraak. Hadden we in het verleden veel kracht nodig – bijvoorbeeld om een radiosignaal over een grote afstand te versturen – dan waren we aangewezen op een condensator: een elektronisch component dat energie heel snel laat vrijkomen, maar slechts een zeer beperkte hoeveelheid energie kan opslaan. Hadden we in het verleden veel energie nodig – bijvoorbeeld om een radio gedurende lange tijd te laten spelen – dan grepen we naar accu’s of brandstofcellen. Zij kunnen veel energie opslaan, maar hebben weer als nadeel dat ze die energie langzaam laten vrijkomen en ook veel tijd nodig hebben om weer op te laden. “Je moet altijd iets opofferen,” merkt onderzoeker James Pikul op. “Als je veel energie wilt, kun je niet veel kracht krijgen. Als je veel kracht wilt, kun je niet veel energie krijgen.” En dat is een probleem. Zeker in deze moderne tijd waarin apparaten zowel veel energie als veel kracht nodig hebben. “En onze accu’s beginnen dat nu te leveren.”

WIST U DAT…

…wetenschappers onlangs een supergroene accu maakten uit rode meekrapverf?

De nieuwe accu
De accu’s hebben hun krachtige prestatie te danken aan een interne driedimensionale microstructuur (te zien op de afbeelding hierboven, u ziet hoe de ionen tussen driedimensionale micro-elektroden stromen.). Een accu bestaat welbeschouwd uit twee heel belangrijke componenten: een anode (-) en cathode (+). De onderzoekers maken in hun micro-accu’s gebruik van een nieuw design dat het mogelijk maakt om de kathode snel op te laden. Daarbij bedachten de onderzoekers een passende anode en een manier om beide onderdelen op de micro-schaal tot één accu te maken.

Snel, klein en krachtig
Het resultaat is een oplaadbare batterij die 1000 keer sneller kan worden opgeladen dan moderne accu’s. Heel concreet komt dat erop neer dat een smartphone met daarin zo’n micro-accu in enkele seconden tijd kan worden opgeladen. Tegelijkertijd kan de accu heel veel energie leveren. Een smartphone met daarin zo’n micro-accu kan genoeg energie leveren om een lege auto-accu op te laden. En ook niet onbelangrijk: de accu’s zijn piepklein. Slechts enkele millimeters breed. “Elk elektronisch apparaat wordt beperkt door de grootte van de accu,” stelt King. Maar dat gaat veranderen. “Nu is de accu ook piepklein.”

De onderzoekers blijven aan de micro-accu’s sleutelen. Een belangrijke doelstelling die ze daarbij voor ogen hebben, is het op grote schaal produceren van de accu’s, tegen een lage prijs.