Welke poeders worden gebruikt om batterijen te maken?

Batterijen worden gebruikt voor een breed scala aan elektronische apparaten - auto's, computers, smartphones, camera's, horloges, enzovoort - en bestaan uit complexe chemicaliën die veel tests en analyses ondergaan voordat ze in productie worden genomen. De grondstoffen voor de productie van batterijen zijn onder meer lithium, cadmium, nikkel en grafiet.
Poeders zijn een van de belangrijkste stoffen die bij de vervaardiging van batterijen worden gebruikt. Poeders kunnen fungeren als chemische katalysator, beschermend materiaal of een middel om de algemene prestaties van de batterij te verbeteren. Er zijn verschillende soorten poeders, die hieronder nader worden beschreven.

Om met de essentie van de batterij te beginnen, is het belangrijk te weten dat een elektrolyt nodig is voor de werking van de elektronische cellen waaruit de batterijen bestaan. De belangrijkste elektrolyten zijn waterige oplossingen die worden gevormd door het oplossen van een of meer soorten zouten die op hun beurt worden verkregen door middel van chemicaliën. Deze zouten worden vaak fijn verpulverd en tot een fijn poeder gemaakt, dat "elektrolytpoeder" wordt genoemd.

Naast deze vloeibare elektrolyt worden andere chemicaliën tot poeder gemaakt voor gebruik bij de fabricage van batterijen. Voor loodzuurbatterijen bijvoorbeeld worden twee zure verpulverde chemicaliën, namelijk lood en oxide, samen gemengd tot een poeder. Dit poeder wordt door elektrolyse gevormd tot zuivere looddeeltjes die zuurstofionen bevatten. Bovendien draagt het bij tot de chemische reactie die nodig is voor de productie en opslag van energie in de batterij. Deze poeders kunnen ook worden toegepast als laminaat of elektrolyt om hun prestaties te verbeteren.

Een ander soort poeder dat bij de vervaardiging van batterijen wordt gebruikt is metaaloxidepoeder. Deze stof wordt gevormd door de oxidatie van een metaal, waardoor een uiterst fijn metaalpoeder ontstaat dat bestaat uit ultrafijne metaaldeeltjes. Metaaloxidepoeder wordt vaak gebruikt voor de productie van oplaadbare batterijen omdat het de interne weerstand van de batterij vermindert en de opslagcapaciteit verbetert wanneer het met de elektrolyt wordt gemengd.

Het meest gebruikte poeder in batterijen is zinkoxide. Dit poeder wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van droge batterijen. Ze kunnen zouten bevatten zoals zinksulfaat en zinknitraat. Zinkoxidepoeders veroorzaken een chemische reactie met zinksulfaat of zinknitraat en het dragermateriaal om elektriciteit te produceren. Droge cel batterijen zijn zeer bekend voor draagbare toepassingen of back-up systemen vanwege hun korte lengte en hoogte.

Mangaan is het meest gebruikte materiaal voor de productie van lithium-ion batterijen. Lithium-ion batterijen zijn over het algemeen cilindervormige cellen die vele toepassingen kennen. Een unieke eigenschap van de lithium-ion batterij is dat deze veel energie kan opslaan per eenheid van zijn massa. Dit poeder veroorzaakt een complexe reactie met het dragermateriaal waarbij lithiumionen vrijkomen die energie leveren aan het apparaat.

Zinkoxide- en mangaanpoeders kunnen aan de elektrolyt worden toegevoegd om ionen te leveren voor de reactie tijdens het laad/ontlaadproces van de batterijen. Ze dragen niet alleen bij tot betere batterijprestaties, maar ook tot kortere oplaadtijden en een langere levensduur van de batterij.

Nikkel-cadmium (Ni-Cd) batterijen worden ook vaak vervaardigd met behulp van poeders, die bestaan uit twee verschillende metalen: nikkel en cadmium. Deze poeders worden tot flexibele korrels gevormd en op het dragermateriaal aangebracht om een oplaadbare batterij te vormen. De hoge energieopslagcapaciteit en het kleine formaat maken gebruik in voertuigen of in draadloze batterijgevoede apparaten mogelijk.

Gemengde oxide poeders kunnen ook worden gebruikt bij de vervaardiging van batterijen. Ze zijn gemaakt van een legering van lithiumoxide, mangaanoxide en grafiet. Deze poeders worden vaak gebruikt bij de vervaardiging van batterijen met uitzonderlijke ontladingssnelheden. Hoewel ze verschillen in voltage, verschillen ze van Ni-Cd en Ni-MH batterijen door hun lage kosten en kleine afmetingen.

Ook andere poeders met uiteenlopende chemische samenstelling worden soms gebruikt om batterijen te ontwerpen. Dit is het geval voor AGM en VRLA batterijen waarop polystyreen of kwarts is aangebracht om een goed elektrisch contact tussen de ladingen te waarborgen. Zij worden ook vaak gebruikt in energieopslagsystemen die betrouwbaarder en voorspelbaarder zijn. In het algemeen zijn deze poeders oplosbaar in organische oplosmiddelen en worden zij voornamelijk gebruikt als vulmateriaal voor de batterijhouder.

Poeders spelen daarom een sleutelrol bij de vervaardiging van batterijen. Ze worden gebruikt voor de productie van elektrolyten, geoxideerde metalen, additieven en nog veel meer. Elk type poeder speelt een specifieke rol en elk eindproduct moet veel studie en tests ondergaan om de conformiteit en betrouwbaarheid ervan te garanderen.