Zogenaamde lithiumluchtaccu’s zouden ervoor kunnen zorgen dat de elektrische auto net zo ver kan rijden als een benzineauto op een tank benzine. Dat blijkt uit een onderzoek van de Technical University of Denmark Risø (DTU) in Roskilde, Denemarken.
De lithiumluchtaccu bestaat uit een lithium anode, een elektrolyt en een kathode gemaakt van poreuze koolstof, die de benodigde zuurstof uit de lucht onttrekt. Gedurende het ontladingsproces reageert de zuurstof met het lithium, waarbij lithiumperoxide ontstaat; tijdens het laden vindt het omgekeerde proces plaats, waarbij de zuurstof weer vrijkomt. Beide reacties vinden plaats aan het oppervlak van de poreuze koolstofelektrode. Om de interactie met lucht mogelijk te maken, moet de elektrode een relatief groot oppervlak hebben, vandaar dat de koolstof kathode zo poreus is.
Extreem hoog voltage
Lithiumluchtaccu’s zouden van grote betekenis kunnen zijn voor de opkomst van de elektrische auto, omdat deze na het opladen net zo ver zou kunnen rijden als een benzine- of dieselauto op een tank brandstof dat kan. Dit blijkt uit een recent onderzoek van de Deense Risø DTU.
Een van de problemen is dat er een extreem hoog voltage nodig is om de accu opnieuw te laden na een ontlading. Tijdens een cyclus van laden en ontladen gaat hiermee maar liefst veertig procent energie verloren, aanzienlijk meer dan bij lithiumion accu’s, waarbij het verlies op tien procent ligt.
Een andere uitdaging ligt in het feit dat de levensduur van de lithiumluchtaccu momenteel nog relatief kort is. Als de accu net zolang mee moeten gaan als de auto, dan zou deze minstens driehonderd keer opladen en ontladen moeten kunnen verdragen. Uitgangspunt hierbij is dat de auto tijdens de levensduur een afstand van 250.000 km aflegt en dat de auto met een volledig opgeladen accu achthonderd kilometer kan rijden. De huidige prototypes van lithiumluchtaccu’s zijn echter maar vijftig keer opnieuw te laden.
‘Het grootste probleem van de luchtlithium accu is dat het opladen relatief veel energie kost’, erkent Søren Højgaard Jensen van Risø DTU. ‘Tijdens het ontladen daalt het voltage naar ongeveer 2,6 V. Maar bij het laden moet het voltage stijgen naar 4,5 V. Het hoge energieverlies beperkt het aantal keren dat je de accu opnieuw kan opladen. We concentreren ons erop om dit punt te verbeteren.’ Naast dit rendementsverlies kan het gevormde lithiumperoxide de elektroden verstoppen, wat de verdere toevoer van zuurstof kan blokkeren. Volgens Jensen is het moeilijk om te zeggen of de lithiumluchtaccu ooit de huidige lithiumion accu’s zal vervangen, maar volgens hem is er zeker nog vijf jaar onderzoek nodig.