techtalk Accutechniek anno 2023 Nu elektrisch varen rap aan populariteit wint, volgen de ontwikkelingen in de accutechniek elkaar snel op. Op 100-jarige leeftijd overleed deze zomer de Amerikaanse chemicus John Goodenough, de scheikundige die in de jaren tachtig een grote rol speelde bij de uitvinding van de lithium-ion-accu. De meest recente doorbraak, een week na Goodenough’s dood maakte de wetenschapper net niet meer mee. Het is de aankondiging van Toyota om als eerste een solid-state accu te gaan produceren, accutechniek die vele malen efficiënter is dan de huidige vloeistofaccu’s. Tekst: Klaas Wiersma Wat is een solid state batterij en waarom bestaat deze nog niet? Voor een antwoord op die vraag duiken we eerst kort in de basistechniek van elke accu, tot nu toe. We doen een simpel experiment. Schenk de inhoud van een blikje cola in een bekertje. Snij een strook aluminium uit het blikje en hang dat en een strookje koper in de cola. Verbind de twee strookjes met een snoertje en je kunt er een ledlampje op laten branden. In deze huis-tuin-en-keukenbatterij ontstaat een stroom van negatief geladen deeltjes, de elektronen. Het aluminium wil elektronen afgeven, het koper wil graag elektronen opnemen. De beweging wordt mogelijk gemaakt door de zure cola, de elektrolyt. Dit elektrolyt zorgt voor een chemische reactie van het aluminium en het koper waardoor de elektronen kunnen gaan stromen. Er ontstaat een spanningsverschil tussen de strookjes en met een multimeter registreer je rond de 0,75 Volt. Het basisprincipe: een positieve kathode en een negatieve anode worden van elkaar gescheiden door een separatorvloeistof, de elektrolyt. De loodaccu De loodaccu is de eenvoudigste accu. In een kunststof bak met vloeibaar zwavelzuur staan loodplaten. Deze zijn of negatief of positief geladen. Door de chemische reactie ontstaat er een spanningsverschil op de accupolen. Een loodaccu kan in korte tijd Lithium is erg reactief: de stof gaat graag een chemische verbinding aan met andere stoffen. veel energie leveren. De kosten zijn laag en het geheel is makkelijk te recyclen. Er zijn geen ingewikkelde scheidingsprocessen nodig. De accu gaat 1.200 cycli mee. Loodaccu’s hebben ook hun nadelen. Zo is de maximale mogelijke ontlading niet meer dan 50 procent. De accu moet rechtop staan en heeft onderhoud nodig. En een accu met lood is natuurlijk zwaar. ‘Droge’ accu’s AGM en gel Verbeterde versies van de loodaccu zijn de AGM en de gel-accu. Deze bevatten nog steeds lood en vloeibaar zuur maar worden toch droge accu’s genoemd. AGM staat voor Absorbent Glass Material; de accu bevat sponsachtige matjes van glasvezel die het elektrolyt absorberen. Bij de gel accu is het accuzuur opgenomen in een gelei. Hierdoor kunnen de accu’s in korte tijd meer stroom leveren, bijvoorbeeld voor een elektrische lier of een boegschroef. Ook is de maximale ontlading verbeterd tot 70 procent voor de AGMaccu en zelfs 80 procent voor de gel-accu. De techniek maakt het mogelijk dat de accu’s ook liggend kunnen worden geplaatst. Deze ijzerfosfaataccu heeft een extern BMS nodig die de accu beschermt tegen overspanning en een te hoge temperatuur. Een brokje lithium. 22 HISWA MAGAZINE | 05 2023
23 Online Touch Home