Nieuwe instrumenten voor het batterijonderzoek

- Wereldleidende vakbeurs als impulsgever voor wereldwijde samenwerking
- Moderne analytiek onmisbaar voor batterijonderzoek
- Alle toonaangevende apparaatfabrikanten aanwezig op de analytica

Onderzoekers wereldwijd werken aan krachtige batterijen voor de energietransitie. Moderne analysetechniek is daarbij onmisbaar. De analytica richt zich daarom op nieuwe apparaten en methoden voor batterijonderzoek. De wereldleidende vakbeurs voor laboratoriumtechniek, analytiek en biotechnologie met de bijbehorende analytica conference vindt plaats van 31 maart tot 3 april 2020 op het terrein van de Messe München.

Li-ion-accu’s zitten in elektrische auto’s, smartphones en vele andere mobiele apparaten. Echter, ze hebben enkele nadelen – van zorgwekkende stoffen zoals kobalt tot ontvlambaarheid en zelfontlading. Daarom werken onderzoekers wereldwijd aan het optimaliseren van lithium-ion-batterijen of ontwikkelen alternatieven zoals natrium-ion-accu’s. Hiervoor zijn geavanceerde analysemethoden nodig.

„Veel apparaatfabrikanten hebben de urgentie in batterij- en energieforschung erkend en hun systemen dienovereenkomstig gespecificeerd“, zegt Susanne Grödl, projectleider analytica bij Messe München. De analytica presenteert het volledige scala aan analyssystemen die bijdragen aan de verdere ontwikkeling van energieopslagtechnologie. Over de hoogtepunten uit batterijonderzoek informeert ook het recent verschenen „Trendrapport Batterijen en E-Mobiliteit“.

Technologieën voor betere batterijen

Wie betere batterijen wil ontwikkelen, moet de processen binnenin de cel begrijpen. De veroudering van de elektrolyt, dat geleidende medium tussen de twee elektroden, is bijvoorbeeld cruciaal voor de veiligheid, levensduur en prestaties van een accu. Vooral met spectroscopische methoden en door koppeling van chromatografie en massaspectrometrie onderzoeken onderzoekers welke ongewenste stoffen ontstaan bij de veroudering van de elektrolyt. Op basis van deze kennis worden stabielere elektrolyten en nieuwe elektrolytadditieven ontwikkeld.

De elektroden veranderen ook in de loop van de tijd. Bij lithium-ion-accu’s kunnen zich bijvoorbeeld lithiumkristallen, zogenaamde dendrieten, vormen op de negatieve elektrode. Deze worden beschouwd als veroorzakers van interne kortsluitingen en batterijbrand. Microscopische methoden – van lichtmicroscopie tot de extreem hoge-resolutie rasterkrachtmicroscopie – maken dendrieten zichtbaar en geven aanwijzingen voor de ontwikkeling van veilige batterijen. Ook oppervlaktedetectietechnieken zoals ATR-FTIR-spectroscopie en Raman-beeldvorming identificeren veranderingen en afzettingen op de elektroden.

Bovendien heeft batterijonderzoek apparaten nodig die fysische parameters bepalen. Oppervlakte-meetapparaten helpen bijvoorbeeld bij het ontwerp van elektroden, aangezien grote elektrooppanden de batterijcapaciteit vergroten en snelle oplaadtijden mogelijk maken. Met calorimeters kan de warmteafgifte van batterijen worden onderzocht, wat samenhangt met zelfontlading.

Apparaten voor batterijonderzoek op de analytica

Welke analysemethode het beste geschikt is voor een bepaalde vraag, kunnen geïnteresseerden op de analytica ontdekken. Apparaten voor batterijonderzoek worden aangeboden door Bruker, Metrohm, Thermo Fisher Scientific, Shimadzu en vele andere exposanten.

„Batterijonderzoek is innovatieve topwetenschap die cutting-edge analyzingsystemen vereist“, benadrukt analytica-projectleider Grödl. Om te voldoen aan de hoge eisen, werken fabrikanten en gebruikers vaak nauw samen bij de ontwikkeling van apparaten. Grödl benadrukt: „De analytica ziet zichzelf als impulsgever voor dergelijke samenwerkingen. Daarom kijken wij ernaar uit dat alle toonaangevende aanbieders van analyzingsystemen hun nieuwigheden op de analytica zullen presenteren.“