Simulatie van het nieuwe elektrolyt. De grijze moleculen zijn ongebonden dimethoxyethaan. Dit is overigens een 1M-oplossing; de accu's bevatten 4M maar dan zie je dat grijs niet meer.

Voor het eerst lijkt een elektrolyt te zijn gevonden dat dendrietvorming op lithiumanodes in Li-ionaccu’s onderdrukt zonder de efficiëntie aan te tasten. Zo gaan die accu’s ook bij hoge laad- en ontlaadstromen veel langer mee, beloven onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory in Nature Communications.

Dendrieten zijn de belangrijkste reden dat lithiumanodes vrijwel nooit meer worden gebruikt, hoewel ze op papier een maximale energie-opslagcapaciteit bieden. Probleem is dat het metallische lithium van zo’n anode reageert met de lithiumionen in het elektrolyt. Het resultaat zijn die dendrieten: een soort nanoboompjes van lithium die door het elektrolyt heen groeien tot ze uiteindelijk de kathode bereiken en zo de accu kortsluiten.

Er zijn diverse oplossingen voor bedacht, waarvan het gebruik van grafiet voor de anode het meest populair is. Maar op grafiet groeien óók dendrieten, zij het een stuk langzamer, en je kunt er een factor tien minder lading in kwijt. Ook voor de andere alternatieven gold telkens dat ze een sub-optimale accu opleverden.

Ji-Guang Zhang en collega’s stellen nu dat het wél goed gaat met een ongebruikelijk hoge concentratie LiN(SO2F)2 oftewel lithium bis(fluorsulfonyl)imide, om precies te zijn 4M in dimethoxyethaan. In combinatie met dit elektrolyt zie je op een lithiumanode geen dendrieten groeien maar klontjes (‘nodules’) die te klein zijn om de kathode te bereiken.

Een testcel overleefde duizend laadcycli met een stroomdichtheid van 4 mA/cm2, waarna nog 98,4 procent van de startcapaciteit over was. De huidige lithiumanodes overleven minder dan 300 cycli bij 1 mA/cm2.

Doe je het wat rustiger aan, bijvoorbeeld 0,2 mA/cm2, dan blijken de testaccu’s een efficiëntie van 99,1 procent te kunnen halen. Volgens Zhang is dat hoog genoeg om te dromen over een accu die geen lithium- of grafietanode meer nodig heeft maar alleen een contactje dat lading doorgeeft zonder zelf mee te reageren.

bron: PNNL