Samsung – de Galaxy makers – onthulden vorige week het nieuws dat ze de opslagcapaciteit in hun Li-ion batterijen – die gebruikt worden in hun assortiment van elektronische toestellen van onder meer laptoppen, smartphones en tabletten – kunnen verdubbelen met behulp van grafeen.
Smartphones en andere mobiele toestellen worden de dag van vandaag nog steeds leven ingeblazen door dezelfde batterijtechnologie als toen het verhaal ooit begon wanneer Sony deze introduceerde in de jaren negentig.
In tegenstelling tot de vooruitgang die de mobiele technologie boekte doorheen de jaren bleef de batterijtechnologie gespaard van enorme ingrijpende innovaties.
Batterijen van de eerste generatie mobiele telefoons hadden het veel minder hard te verduren als de exemplaren in de huidige generatie toestellen, waar op heden processoren veel meer data verwerken, veel meer stroom nodig hebben voor het renderen en het oplichten van de vele pixels en mobieltjes constant energie verbruiken door te polsen naar informatie op het net.
Mobiele gebruikers klagen wel vaker dat hun batterij na een aantal laadbeurten loom wordt of dat de batterij bij fel gebruik geen ganse dag lang aan stroom kan leveren. Dat is voornamelijk een gevolg van de keuze van de fabrikanten die gepaard gaat tussen opslagcapaciteit, levensduur (totaal aantal cycli) en het dunne design of esthetiek van de toestellen.
Een team van onderzoekers die zijn aangesloten bij Samsungs geavanceerde instituut voor technologie, en nog andere collega’s in Korea, wisten een stap in de goeie richting te zetten door de opslagcapaciteit – voor een gegeven ruimte – te verdubbelen en opteren meteen om hun nieuwe technologie te patenteren in onder meer Europa, Azië en de VS.
Voor het onderzoek koos het team voor een silicium anode in plaats het traditioneel gebruikte grafiet exemplaar – zoals ook andere wetenschappers hen reeds voordeden – omdat de dichtheid groter is en deze meer lading kan vasthouden.
Het probleem bestaat eruit dat lithium moet toegevoegd worden om het op te laden en dat zorgt ervoor dat de anode uitzet, een ramp wanneer dit gebeurd in kleine elektronische toestellen.
De onderzoekers van de Zuid-Koreaanse elektronicareus kleden via een proces met chemische dampafzetting (CVD) de silicium anode met een atomair grafeen jasje om tegen te gaan dat de anode dan zou vervormen.
Het koolstoflaagje helpt niet alleen om het silicium te beschermen tegen vervorming maar weerhoudt de tijd het silicium af te breken omwille van de constant uitgeoefende expansies en contracties.
Uit de testen bleek dat de opzet resulteerde in een batterij met een energiedichtheid van 1.8 keer dat van conventionele batterijen en terugliep tot 1.5 keer na veelvuldig herhaaldelijk gebruik.
Schattingen ramen dat het nog twee a drie jaar kan duren vooraleer de technologie toegepast kan worden op grootschalige commerciële producten.
Bron: Nature.com