Zelfherstellende batterijen kunnen de levensduur en prestaties van EV-accupakketten verdubbelen | Aman Tripathi, Interesting Engineering Het PHOENIX-systeem maakt gebruik van sensoren om fysieke zwelling te detecteren, interne warmtemappen te genereren en specifieke gassen te identificeren. Wetenschappers ontwikkelen zelfherstellende batterijen die zijn ontworpen om interne schade te diagnosticeren en reparaties te initiëren, een technologie die de levensduur van elektrische voertuigen (EV's) kan verdubbelen. Het onderzoek richt zich op batterijdegradatie, een belangrijke factor die de levensduur en adoptie van EV's beperkt. "Het verlengen van de levensduur van batterijen zal ook de ecologische voetafdruk van EV's verminderen, wat een win-win situatie biedt voor zowel consumenten als het milieu," zeiden de onderzoekers in een persbericht. Dit werk maakt deel uit van het door de EU gefinancierde PHOENIX-initiatief. Het project heeft als doel duurzame en robuuste batterijen te creëren ter ondersteuning van de verschuiving van de transportsector naar mandaten zoals het zero-emissie doel van de Europese Unie voor nieuwe auto’s in 2035. "Het idee is om de levensduur van de batterij te verlengen en de ecologische voetafdruk te verminderen, omdat dezelfde batterij zichzelf kan repareren, zodat er in totaal minder middelen nodig zijn," verklaarde Johannes Ziegler, een materiaalkundige aan het Fraunhofer Instituut voor Silicaatonderzoek ISC in Duitsland. Gebruik van sensoren om defecten te signaleren Het PHOENIX-project, een samenwerking tussen wetenschappers uit Zwitserland, Duitsland, België, Spanje en Italië, ontwikkelt een systeem van interne sensoren. Dit systeem biedt gedetailleerdere gegevens dan de huidige Battery Management Systems (BMS), die voornamelijk basisveiligheidsparameters monitoren. "Momenteel is wat wordt gedetecteerd zeer beperkt tot algemene temperatuur, spanning en stroom," merkte Yves Stauffer, een ingenieur bij het Zwitserse Centrum voor Elektronica en Microtechnologie (CSEM), op. "Naast het geven van een schatting van de resterende energie beschikbaarheid, zorgt het voor veiligheid." Het PHOENIX-systeem gebruikt sensoren om fysieke zwelling te detecteren, interne warmtemappen te genereren en specifieke gassen te identificeren, wat een vroegtijdige waarschuwing voor batterijschade biedt. "Wanneer de hersenen van de batterij besluiten dat reparatie nodig is, wordt genezing geactiveerd. Dit kan betekenen dat de batterij weer in vorm wordt gedrukt, bijvoorbeeld, of dat gerichte warmte wordt toegepast om zelfherstelmechanismen binnenin te activeren," legde het persbericht uit. De onderzoekers verkennen verschillende methoden, waaronder het toepassen van gerichte warmte om chemische bindingen te hervormen. "Het idee is dat onder thermische behandeling, enkele unieke chemische bindingen zullen terugveren," legde Liu Sufu, een batterijchemicus bij CSEM, uit. Een andere techniek maakt gebruik van magnetische velden om "dendrieten" af te breken, metalen groei die kortsluitingen kan veroorzaken. Verbeteren van batterijprestaties ook Het onderzoek bereikte een mijlpaal in maart 2025, toen een nieuwe batch prototypes van sensoren en triggers naar partners werd gestuurd voor testen op batterijzakcellen. Deze fase zal helpen de effectiviteit van de technologie te valideren. Naast het verlengen van de levensduur, heeft het project ook als doel de prestaties te verbeteren. "We proberen batterijen van de volgende generatie te ontwikkelen met een hogere energiedichtheid," voegde Sufu toe. Het team test het gebruik van silicium in batterij-anodes, die meer energie kunnen opslaan dan de standaard grafiet. De zelfherstellende technologie van het project zou de stabiliteit kunnen bieden die nodig is om silicium-gebaseerde anodes commercieel levensvatbaar te maken, wat mogelijk leidt tot lichtere EV's met een groter bereik. Het initiatief speelt in op de groeiende vraag naar EV's en zou de afhankelijkheid van de industrie van kritieke grondstoffen zoals lithium en nikkel kunnen verminderen. De onderzoekers erkennen dat de sensoren de productiekosten verhogen en werken aan het optimaliseren van de technologie voor economische haalbaarheid.