De batterijen in zowel smartphones als elektrische auto’s zijn op basis van lithium-iontechnologie, vertelt Henrik Beelen, die promoveerde bij Control Systems (Electrical Engineering). “Vrijwel alle oplaadbare batterijen zijn tegenwoordig van dat type, ook die in laptops, e-bikes, gehoorapparaten en pacemakers.” Met al die belangrijke toepassingen spreekt het voor zich dat je zo goed mogelijk wilt kunnen inschatten hoeveel energie de batterij nog bevat, en hoe je ze duurzaam en veilig kunt gebruiken.

Om met die veiligheid te beginnen: er gebeuren soms ongelukken doordat lithium-ionbatterijen in brand vliegen, zegt de promovendus. “Als de inwendige temperatuur te hoog wordt, ontstaan er chemische processen die uit de hand kunnen lopen.” Daarom zijn alle batterijen voorzien van een temperatuursensor, legt hij uit. “Ook die in je smartphone.”

Het zogeheten batterijmanagementsysteem dat aan elke oplaadbare batterij is gekoppeld, gebruikt de informatie over de temperatuur bij het inschatten hoeveel lading er nog in de batterij zit, en zal bij dreigende oververhitting het apparaat uitschakelen. “Ik heb zelf wel eens mijn iPad in de brandende zon laten liggen, en die gaf netjes een waarschuwing voordat hij op zwart ging.”

Stroompje

Het probleem is dat een dergelijke temperatuursensor noodgedwongen aan de buitenkant van de batterij zit, terwijl de temperatuur binnenin de batterij relevanter is. Er bestaat echter een alternatieve manier om de inwendige temperatuur te meten. De temperatuur binnenin de batterij heeft namelijk invloed op de elektrische weerstand; daardoor kun je indirect deze temperatuur vaststellen door een klein stroompje door de batterij te sturen en de resulterende spanning te meten. Deze methode stond volgens Beelen nog in de kinderschoenen. “Het werd al wel gedaan, maar het was bijvoorbeeld nog onduidelijk hoe nauwkeurig het is.”