Doorbraak op het gebied van zink-jodiumbatterijen: meer dan 60.000 laadcycli, volledig opgeladen in 3 minuten

Onderzoekers van de Flinders University in Australië lijken een van de hardnekkigste obstakels voor waterige zink-jodiumbatterijen te hebben opgelost: hun korte levensduur. Het onderzoeksteam, dat zijn bevindingen publiceerde in Angewandte Chemie, heeft naar verluidt een batterij ontwikkeld die meer dan 60.000 laad-ontlaadcycli kan doorstaan en in slechts drie minuten volledig kan worden opgeladen. Afhankelijk van de bedrijfsinstellingen werken de cellen bij 1,3 tot 1,4 volt en leveren zij ofwel 200 mAh/g gedurende 8.000 cycli bij een oplaadtijd van zeven minuten, ofwel een lagere waarde van 150 mAh/g gedurende het veel grotere aantal van 60.000 cycli. De degradatiesnelheid zou slechts 0,0001% tot 0,0003% per cyclus bedragen.

Waterige zink-jodiumbatterijen hadden voorheen last van het „shuttle-effect“, waarbij polyjodiumverbindingen via de scheider van de batterij ontsnappen en de prestaties gestaag aantasten. Om dit probleem aan te pakken, bouwden de onderzoekers een kooi-achtige structuur van cyclodextrine, een goedkoop, uit zetmeel afgeleid polymeer dat veel voorkomt in voedingsmiddelen en cosmetica en waarvan de wateraantrekkende buitenlaag en de waterafstotende binnenkant de problematische polyjodiden opvangen en op verzoek weer vrijgeven.

Afgezien van deze technische oplossing vormen op zink gebaseerde batterijen een veel veiliger, betaalbaarder en gemakkelijker verkrijgbaar alternatief voor lithium-iontechnologie. Zij elimineren grotendeels de brandgevaren die gepaard gaan met lithiumchemie, terwijl zij qua specifieke energie en energiedichtheid gelijkwaardig zijn aan of zelfs beter presteren dan lithium-ionbatterijen.

Bovendien bezit Australië 20-28 % van de wereldwijd bekende zinkreserves, wat een kans biedt die mogelijk het Chinese monopolie op de lithium-ion-toeleveringsketens kan doorbreken en het probleem van milieuafval kan aanpakken. Australië produceert jaarlijks ongeveer 3.300 ton afvalstof van lithiumbatterijen, een hoeveelheid die naar verwachting zal stijgen tot meer dan 136.000 ton in 2036.

Voorlopig bevindt de technologie zich nog in de prototypefase en is er nog geen sprake van commerciële uitrol. Het Flinders-laboratorium geeft aan samen te werken met de industrie om een platform voor prototypen op te zetten. Of dit zich vertaalt in een daadwerkelijke binnenlandse industrie, hangt echter af van factoren die ver buiten de batterijchemie liggen, waaronder investeringen in de productie en marktacceptatie, twee aspecten die in het onderzoek niet aan de orde komen.