De structuur van eldfelliet (rechts)
Lithium-batterijen zijn nu alom aanwezig. Fijne, oplaadbare batterijen, maar ze hebben wat minpuntjes. Een zo’n minpunt is het materiaal, lithium. Dat is vrij schaars en duur in de verwerking. Natrium is de ‘natuurlijke’ vervanger. Dat is ruim aanwezig op onze aardkloot en heeft soortgelijke elektrochemische eigenschappen. Er kleven echter wat probleempjes aan het gebruik van natrium wat betreft veiligheid en prestatie, maar het lijkt er op dat op dat terrein vooruitgang wordt geboekt. Onderzoekers van de universiteit van Texas zouden een veilige en robuuste kathode hebben ontwikkeld die de gang van de natriumbatterij naar de markt een stuk dichterbij zou brengen.
In Texas zeggen ze dat John Goodenough de lithiumion-batterij heeft uitgevonden, maar in Texas zijn ze niet in de eerste grootspraak gestikt (hij schijnt er wel bij betrokken te zijn geweest. Nu werkt hij aan de natrium-batterij (dus). De kathode die hij en zijn medeonderzoekers ontwikkelden, bestaat uit eldfelliet (NaFe(SO4)2,), een goedkoop mineraal. “Het belangrijkste was de structuur van het materiaal, dat andere onderzoekers, naar we hopen, zal uitdagen om betere materialen te vinden voor natriumion-batterijen”, zegt onderzoeker Preetam Singh uit het lab van Goodenough (Goedgenoeg).
Natriumion-batterijen werkt net als lithium-ion-batterijen. Tijdens het gebruik verplaatsen, positieve, natriumionen zich van de anode naar de kathode, terwijl de elektronen door een extern circuit naar de kathode reizen. Die elektronenstroom doet het werk. Mooi verhaal, maar in de praktijk zijn er wel wat veel vlekjes weg te werken. Dan hebben we het, onder meer, over prestatie, gewicht en (on)stabiliteit van de gebruikte materialen (en dus ook veiligheid). De nu voorgestelde kathode zou dat stabiliteitsprobleem aanpakken. De kathode bestaat uit natrium, dat in feite opgeborgen is in lagen ijzer, die de kathode de stabiliteit geven terwijl natrium in- en uitwandelt.
De kathode van de onderzoekers in Texas heeft daarbij op zijn minst nog een probleem te overwinnen: de energiedichtheid van hun natriumion-batterij is lager dan van lithiumion-batterijen (ongeveer tweederde). Singh: “Er zijn andere mogelijkheden dan dit materiaal en we gaan door met het onderzoek. Volgens ons is deze structuur het uitgangspunt voor de ontwikkeling van nieuwe materialen die er uiteindelijk voor zorgen dat de natriumion-batterij commerciële werkelijkheid wordt.”
Er is ten minste al een bedrijf dat niet kan wachten: het Engelse bedrijf Faradion. Die zou al een natriumion-batterij hebben, die is uitgeprobeerd in een elektrische fiets om te bewijzen dat die werkt. Helemaal marktrijp is die nog niet, overigens.
Bron: eScienceNews