Smartphones opladen in enkele minuten?

Al jaar en dag horen we berichten van verschillende uitvinders over de ‘next big thing’ op het gebied van accu-technologie. Sneller opladen, meer capaciteit, langer doen met de capaciteit die je hebt, duurzamere en goedkopere technologie.

Toch zijn we inmiddels alweer zo’n 20 jaar in de weer met lithium-ion batterijen. Natuurlijk is de capaciteit in de loop van de jaren wel vergroot en kan er sneller opgeladen worden, maar de techniek erachter is dus al een flinke tijd hetzelfde. Daarnaast is lithium een giftige stof en is het een stuk duurder dan de mogelijke opvolger van de lithium-ion batterij: grafeen. We hebben het al een paar keer over een paar eigenschappen van grafeen gehad, zoals buigbaarheid en geleiding van elektriciteit.

Onderzoekers van de Monash Universiteit van Melbourne denken een doorbraak te hebben op het gebied accu-technologie. Daarvoor maken ze gebruik van de nieuwe technologie ‘grafeen’. Grafeen is gemaakt van koolstof en is maar één atoom dik. Door die dikte (al klopt dikte niet helemaal in deze context) heeft het materiaal een aantal zeer bijzondere eigenschappen. Zo is het 200x sterker dan staal en is het een van de best geleidende materialen die er momenteel is. Door de enorm goede geleiding is het onder andere toe te passen in batterijen, waardoor die super snel op te laden zijn. Ook de capaciteit van batterijen kan met grafeen flink verhoogd worden. Volgens de onderzoekers zou een smartphone, uitgerust met deze technologie, binnen 10 minuten opgeladen zijn.

Er was echter een probleem: wanneer je laagjes grafeen op elkaar stapelt wordt het grafiet, het materiaal wat je in potloden vindt. Grafeen heeft dus alleen zijn uitzonderlijke eigenschappen wanneer het precies één atoom dik is. Om dit probleem op te lossen hebben de wetenschappers gebruik gemaakt van water. Het water zorgt ervoor dat de verschillende lagen niet aan elkaar hechten en ze dus hun bijzondere eigenschappen behouden. Op deze manier ontstaat een gel die bijvoorbeeld gebruikt kan worden in batterijen. Batterijen die gebruik maken van de grafeen gel zijn in theorie binnen enkele seconden op te laden en gaan veel langer mee. Een ander voordeel is dat de gel gemaakt wordt van koolstof en water, twee veel voorkomende en gemakkelijk verkrijgbare stoffen. Ook zijn die twee stoffen niet giftig, in tegenstelling tot lithium. De productie van grafeen batterijen zal dus een stuk goedkoper zijn en de batterijen zelf zullen veel duurzamer en milieuvriendelijker zijn.

Met een beetje geluk kunnen we dus binnen enkele jaren gebruik maken van de nieuwe generatie batterijen die de vernieuwing brengen waar we al jaren op wachten. Elektrische auto’s zullen veel meer capaciteit kunnen bevatten in kleinere batterijen. Ze zullen een flink stuk goedkoper zijn dan bestaande elektrische auto’s die rijden op de huidige generatie batterijen. Ook zullen ze veel sneller op te laden zijn. Daarnaast hoeven we onze smartphones, tablets en laptops niet meer dagelijks aan de oplader te hangen en ga zo maar door. Stel je eens voor: een telefoon die bijna niet kapot te krijgen is, met een buigbaar scherm, een accu die een paar dagen mee gaat en als ie leeg is binnen 10 minuten op te laden is.