Dit nieuwe materiaal maakt een goedkope batterij zonder lithium mogelijk
©CEA
Wetenschappers hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat voor een doorbraak voor natrium-ion-batterijen kan zorgen. Deze uitvinding maakt een efficiënte natrium-batterij mogelijk, die uiteindelijk een goedkoper en duurzamer alternatief voor lithium-ion-batterijen moet worden.
Wetenschappers van de Universiteit van Houston hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat natrium-batterijen efficiënter kan maken. Het materiaal genaamd natriumvanadiumfosfaat verbetert de prestaties van natrium-ionbatterijen doordat de energiedichtheid, de hoeveelheid opgeslagen energie per kilogram, meer dan 15 procent groter is. De nieuwe uitvinding brengt de natriumtechnologie dichter bij de lithium-ionbatterijen, die nu veel in gadgets en elektrische auto’s worden gebruikt.
Veel goedkoper dan lithium
Natrium is bijna vijftig keer goedkoper dan lithium en kan zelfs uit zeewater worden gewonnen. De onderzoekers noemen het een veel duurzamere optie voor grootschalige energie-opslag. "Natriumionbatterijen zijn goedkoper en gemakkelijker te produceren, wat kan helpen om de afhankelijkheid van lithium te verminderen", zegt hoofdonderzoeker Pieremanuele Canepa.
Lithium is relatief schaars, duur en moeilijk te verkrijgen. Bovendien is de wereld erg afhankelijk van lithium van Chinese leveranciers, wat gezien geo-politieke spanningen een risico vormt.
Stabiel en veilig
De wetenschappers hebben ook al een batterij-prototype met het nieuwe materiaal gemaakt om de verbeteringen in energieopslag aan te tonen. Het materiaal heeft een unieke manier om natrium te verwerken, waardoor het kan werken als een eenfasesysteem. Dat houdt in dat het stabiel blijft tijdens het opladen en ontladen.
"De continue spanningsverandering is een belangrijk kenmerk. De batterij kan efficiënter presteren zonder de stabiliteit van de elektrode in gevaar te brengen. Dat is een game-changer", vindt Canepa. Het materiaal laat volgens hem zien dat natriumionbatterijen 'kunnen voldoen aan de hoge energiebehoeften', terwijl ze tegelijkertijd 'kosteneffectief en milieuvriendelijk' zijn.
De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Materials. Een van de onderzoekers werkt inmiddels bij Samsung SDI, de batterijtak van de Zuid-Koreaanse fabrikant. Samsung werkt intussen aan meerdere nieuwe batterijen, waaronder solid-state-accu's.
Levensuur en laadsnelheden
Voordat natrium-batterijen echt doorbreken moeten ze nog een langere levensduur krijgen, want momenteel gaan ze minder lang mee dan bijvoorbeeld lithium-ijzerfosfaatbatterijen. In eerste instantie zullen natrium-ionbatterijen nog niet goedkoper zijn dan lithium-ionbatterijen, vanwege de kleinere en minder volwassen toeleveringsketen. Bovendien zullen ze voorlopig nog langzamere laadsnelheden hebben.
Lees meer over wetenschap en blijf op de hoogte met de Bright-app.