Deze doorbraak brengt natriumbatterijen een stap dichter bij de praktijk

Natrium is overal: het zit in je keukenzout en is spotgoedkoop. Lithium, dat in de meeste hedendaagse batterijen wordt gebruikt, is daarentegen schaars en prijzig. Natriumbatterijen hebben echter nog een paar nadelen, waarvan één groot probleem is dat ze slecht presteren in de kou. Onderzoekers van de Universiteit van Chicago hebben daar nu een oplossing voor gevonden.

Lithium-ionbatterijen, zoals die in je smartphone, werken met vloeibare stoffen als elektrolyt, de stof die de twee polen met elkaar verbindt. Die vloeistof kan lekken en in sommige gevallen brand veroorzaken. Vastestofbatterijen vervangen het vloeibare materiaal door stevige, vaste stoffen. Ze zijn veiliger, slijten minder snel en slaan meer energie op.

Dan zijn er nog natriumbatterijen. Deze gebruiken natrium in plaats van lithium als basis voor hun elektroden. In werking lijken ze sterk op lithium-ionbatterijen: bij het opladen en ontladen bewegen ionen heen en weer tussen de twee polen. Het grote voordeel is dat natrium veel goedkoper is dan lithium en wereldwijd ruim voorhanden is. 

Natriumbatterijen met een vast elektrolyt klinken daarom ideaal: ze combineren de veiligheid en duurzaamheid van vastestofbatterijen met de lage prijs van natrium. Maar die combinatie had tot nu toe een hardnekkig probleem. Bij temperaturen onder nul werken ze nauwelijks, en zelfs bij milde vorst verliest een natriumbatterij al de helft van zijn capaciteit.

Kristallen ‘bevriezen’ op het juiste moment

De onderzoekers vonden een oplossing. Ze verwarmden natriummateriaal tot het begon te kristalliseren en koelden het vervolgens zeer snel af. Zo ‘bevriezen’ de kristallen in een superieure vorm die normaal instabiel zou zijn. Dat resulteert in een structuur die de stroom veel beter geleidt dan oudere versies. De onderzoekers beschrijven het proces in een studie in vakblad Joule. 

Dankzij deze techniek krijgen de batterijen veel dikkere elektrodes, de platen die stroom opwekken. Dat betekent dat er meer energie kan worden opgeslagen. Cruciaal is dat de batterijen nu ook bij vrieskou goed presteren, zo tonen de tests van de onderzoekers aan.

Dit betekent overigens niet dat je deze technologie binnenkort in je elektrische auto zult vinden. Natriumbatterijen slaan minder energie op per volume-eenheid dan lithium-ionbatterijen. Ze zijn daarom vooral interessant voor grootschalige toepassingen, zoals de opslag van wind- en zonne-energie.

Lees meer over energie en mis niets met de Bright-app.