Doorbraak in nieuwe natriumbatterijen: Volledig opgeladen in slechts zes minuten

Volgens een onderzoeksteam van Lingnan University Hongkongzijn natrium-ion accu's al jaren een kosteneffectief en duurzaam alternatief voor energieopslagapparaten op basis van lithium. Natrium is bijna onbeperkt beschikbaar op aarde in de vorm van keukenzout en is aanzienlijk goedkoper te winnen dan lithium. De batterijen beloven daarom lagere prijzen en minder afhankelijkheid van kritieke grondstoffen. Eerdere benaderingen hadden echter te kampen met een korte levensduur en hoge risico's tijdens snelle laadprocessen.

Anodevrije architectuur is de sleutel

Het onderzoeksteam gebruikte een anodevrij ontwerp waarin geen vaste anode is geïnstalleerd. In plaats daarvan wordt de anode tijdens het opladen gevormd door de afzetting van natriumionen op een collector. Bij eerdere experimenten leidde dit proces vaak tot de vorming van dendrieten - fijne metaalstructuren die kortsluiting kunnen veroorzaken. Vooral snel opladen verergerde dit probleem.

Stabiliteit door verhoogde zoutconcentratie

Wetenschappers uit Hong Kong en Beijing losten het probleem op door de concentratie natriumzouten in de elektrolyt aanzienlijk te verhogen. Dit zorgt ervoor dat er tijdens het opladen voldoende ionen beschikbaar zijn in de directe omgeving van de collector, wat een gelijkmatige afzetting bevordert. Hierdoor blijft de batterij stabiel, zelfs bij hoge laadsnelheden. In tests behaalde de cel een snellaadcapaciteit van 10C en kon in zes minuten volledig worden opgeladen. Na 500 laadcycli had de cel nog steeds meer dan 70% van zijn oorspronkelijke capaciteit.

Potentieel voor mobiliteit en energieopslag

"Natrium kost minder dan een tiende van lithium, is overvloedig aanwezig in zeewater en kan de prijs van elektrische voertuigen en energieopslagsystemen aanzienlijk verlagen", legde projectleider Prof. Li Liangliang uit. De onderzoekers zien hun ontwikkeling als een stap in de richting van energieopslag voor de massamarkt. Mogelijke toepassingen zijn elektrische voertuigen, stationaire opslagsystemen voor hernieuwbare energie en zelfs draagbare consumentenelektronica.

Vooruitzichten

Dit zijn nog laboratoriumresultaten. De volgende stap is de verdere ontwikkeling van de anodevrije natriumbatterij voorbij het prototypestadium voor industriële productie. Als dit lukt, kan de technologie een serieuze concurrent worden voor lithium-ionsystemen.