Deze batterij van zink en zetmeel gaat 60.000 laadbeurten mee

Onderzoekers van Flinders University in Australië hebben een oplaadbare zink-jodiumbatterij gemaakt die tot meer dan 60.000 laadcycli aankan. Dat gebeurt zonder noemenswaardige slijtage. In je smartphone zal je zo'n batterij wel niet zien verschijnen.

Zink-jodiumbatterijen gaan lang mee en gebruiken goedkope grondstoffen. Zink is bovendien in overvloed aanwezig op aarde. Ze werken op basis van water en zijn daardoor niet ontvlambaar, in tegenstelling tot lithium-ionbatterijen, die een brandbare vloeistof als basis hebben.

Het nadeel is echter vooral dat zink-jodiumbatterijen per kilogram minder energie opslaan dan lithium-ionbatterijen. Voor compacte mobiele apparaten zijn ze daarom niet nuttig. Wel kunnen ze gebruikt worden om op grote schaal energie op te slaan. Ook voor thuisbatterijen kan deze technologie nuttig zijn.

Maar voordat dit op grote schaal kan gebeuren, moeten nog wat problemen worden opgelost. Een daarvan is dat zink-jodiumbatterijen tijdens het laden en ontladen langzaam capaciteit weglekken. Dat komt omdat jodium verbindingen vormt die door de scheidingswand tussen de polen wegglippen.

Moleculen uit zetmeel

De Australische onderzoekers hebben daar nu iets op gevonden: een goedkoop polymeer gemaakt van cyclodextrine, ringvormige suikermoleculen die uit zetmeel worden gewonnen. De buitenkant van dat molecuul trekt water aan, de holle binnenkant stoot water af. Het werkt daardoor als een microscopische kooi die jodiumverbindingen vasthoudt en gecontroleerd weer loslaat. Het materiaal wordt beschreven in het vakblad Angewandte Chemie.

De cellen werken op 1,3 tot 1,4 volt en halen 60.000 laadcycli bij een laadtijd van drie minuten. De capaciteit is dan wel redelijk laag, zo'n 150 mAh/g. Wordt de capaciteit verhoogd naar 200 mAh/g, dan worden 8.000 laadcycli gehaald, bij een laadtijd van zeven minuten. De slijtage bedraagt zo'n 0,0001 tot 0,0003 procent per cyclus.

Platform voor prototypes

Dat lagere energieverhaal komt door die 1,3 volt. Een lithium-ioncel levert er ruwweg drie keer zoveel. Daardoor blijft de energiedichtheid van batterijen op zinkbasis op zo'n 50 tot 150 Wh per kilo steken, tegenover 150 tot 250 Wh per kilo voor lithium-ion. Voor eenzelfde hoeveelheid stroom heb je dus meer plaats en meer gewicht nodig. Voor een batterij die in een container naast een zonnepark staat, maakt dat weinig uit. Voor een auto of een mobiele telefoon wel.

De technologie zit voorlopig nog in de prototypefase. Van een commerciële uitrol is geen sprake. De onderzoeksgroep werkt wel met industriële partners aan een platform om prototypes te bouwen.