Veilig, goedkoop, snel opladen: Na-S solid-state batterij wordt tastbaar

Batterijen met natrium en zwavel beloven goedkoper te produceren te zijn omdat beide elementen gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Natrium heeft ook een hoog geleidingsvermogen, waardoor de prestaties van de batterij nog verder toenemen.

Solid-state batterijen worden daarentegen als bijzonder veilig beschouwd en kunnen vooral veel sneller worden opgeladen dan bijvoorbeeld lithium-ion batterijen. Er wordt gezegd dat dezelfde hoeveelheid energie in een solid-state accu ongeveer twee keer zo snel kan worden opgeladen.

Helaas gaat de productie en het daaropvolgende praktische gebruik van een dergelijke batterij nog steeds gepaard met grote moeilijkheden.

Dit is precies waar een onderzoeksteam van de Universiteit van Osaka om de hoek komt kijken. Naar eigen zeggen hebben zij een fabricageproces bedacht dat efficiënt is en geschikt voor industriële productie in de toekomst.

De elektrolyt van natrium en zwavel kan gecombineerd worden met andere elementen om de elektrische eigenschappen en duurzaamheid verder te verbeteren. Bovendien was het mogelijk om de elektrolyt bij normale druk en relatief lage temperaturen van 700 °C te produceren.

In de tests met de energiecellen werd een bruikbare 1,2 tot 2,4 volt gemeten bij kamertemperatuur. De energiedichtheid ligt ook dicht bij het bereik dat huidige oplaadbare batterijen kunnen bieden.

De gemeten ionengeleidbaarheid in sommige tests bereikte ook waarden die al als superionengeleiders worden beschouwd. Ook hier natuurlijk bij kamertemperatuur. Aan de vaste elektrolyt werden wolfraam en antimoon toegevoegd om 125 millisiemens per centimeter te bereiken. Dit overtreft een normaal ionenkristal met een factor miljard, en normaal accuzuur met een factor tien. Tegelijkertijd konden de onderzoekers hun batterijcel 300 keer opladen, met een resterende capaciteit van 75 procent.

Goede elektrische eigenschappen, productie bij gematigde temperaturen, goedkoop uitgangsmateriaal en een vaste elektrolyt voor veilig gebruik en vooral hoge laad- en ontlaadstromen. Het zal interessant zijn om te zien welke verdere vooruitgang er geboekt zal worden op het gebied van natrium solid-state accu's.