Britse onderzoekers hebben ontdekt dat natriumbatterijen veel beter presteren mét water dan zonder. Wat eerst een fout leek, blijkt nu de sleutel tot duurzame energieopslag. De vondst kan zelfs zeewater ontzilten tot drinkwater.
Wetenschappers van de University of Surrey hebben een ontdekking gedaan die de ontwikkeling van duurzame batterijen op z’n kop zet en in een stroomversnelling kan brengen. Waar onderzoekers jarenlang aannamen dat water schadelijk was voor batterijprestaties, blijkt het tegendeel waar: een beetje water maakt natriumbatterijen juist krachtiger en stabieler.
Hun onderzoek richtte zich op zogeheten natrium-ionbatterijen, de veelbelovende opvolger van lithium-ion. Die laatste domineert momenteel de markt, maar gebruikt dure, schaars beschikbare en milieubelastende grondstoffen. Natrium, daarentegen is goedkoop, overal aanwezig (zelfs in zeewater) en dus veel duurzamer.
Volgens de studie, gepubliceerd in Journal of Materials Chemistry A, kan een simpel trucje – het behouden van water in een bepaald batterijonderdeel – zorgen voor een flinke sprong vooruit in prestaties.
Water als wondermiddel
Het geheim zit in een materiaal genaamd natrium-vanadiumoxide, een bekend onderdeel van natrium-ionbatterijen. Tot nu toe werd het standaard verhit om het water eruit te halen, omdat men dacht dat vocht de werking zou verstoren. Maar het team van Surrey besloot die aanname op de proef te stellen.
De resultaten waren verbluffend. Het zogenoemde nanogestructureerde natrium-vanadaathydraat (NVOH) bleek in ‘natte’ vorm bijna twee keer zoveel lading te kunnen opslaan als conventionele natrium-ionmaterialen. Bovendien laadde het sneller op en bleef het stabiel over meer dan 400 laadcycli. Écht indrukwekkende cijfers voor een technologie die nog volop in ontwikkeling is.
“Onze resultaten waren compleet onverwacht,” zegt dr. Daniel Commandeur, hoofdonderzoeker en Surrey Future Fellow. “Iedereen dacht dat water een probleem was. Wij ontdekten dat het juist de sleutel kan zijn tot betere batterijen.”
Produceert ook drinkwater
De ontdekking heeft nog een extra, bijna sciencefiction-achtige bijwerking: de batterij kan ook zout uit water halen.
Toen de onderzoekers het materiaal testten in zout water, bleef het niet alleen goed functioneren, maar voerde het ook natrium en chloride af: precies de bestanddelen van keukenzout. Het proces heet elektrochemische ontzilting, en het zou in de toekomst kunnen betekenen dat een batterij niet alleen energie opslaat, maar ook drinkwater produceert.
“Dat we deze batterij in zeewater kunnen laten werken is enorm spannend,” aldus Commandeur. “Het laat zien dat we batterijen kunnen bouwen die niet alleen duurzaam zijn, maar ook bijdragen aan oplossingen voor waterschaarste.”
Groen alternatief voor lithium
De vraag naar energieopslag groeit explosief – van elektrische auto’s tot grootschalige opslag van zonne- en windenergie. Lithium-ionbatterijen hebben die markt tot nu toe gedomineerd, maar hun productie legt een zware druk op ecosystemen en grondstofketens.
Natrium-ionbatterijen daarentegen gebruiken goedkope, overvloedige en niet-giftige materialen, waardoor ze een aantrekkelijk alternatief vormen. Toch liep hun ontwikkeling achter, vooral vanwege lagere energiedichtheid en snellere degradatie.
De ontdekking van Surrey zou dat kunnen veranderen. Door de natuurlijke waterinhoud te behouden, wordt de energiecapaciteit vergroot en het productieproces vereenvoudigd. Dit maakt de weg vrij voor betaalbare en grootschalige opslagoplossingen.
Duidelijk perspectief
Hoewel de technologie nog in de onderzoeksfase zit, zijn de perspectieven duidelijk. Denk aan batterijsystemen voor het elektriciteitsnet, die overtollige wind- of zonne-energie kunnen opslaan, of aan elektrische voertuigen die veiliger en goedkoper worden.
Bovendien biedt het concept van elektrochemische ontzilting een onverwachte bonus: toekomstige energieopslagsystemen zouden energie én schoon drinkwater kunnen leveren. Twee van de grootste mondiale uitdagingen in één technologie verenigd.
Einde van de lithiumdominantie?
Deze ontdekking zet een fundamentele aanname in de batterijchemie op zijn kop: water is geen vijand, maar juist een bondgenoot. Het blijkt een cruciaal ingrediënt dat de weg opent naar snellere, krachtigere en duurzamere batterijen. Met deze doorbraak lijkt het moment dichterbij waarop natrium-iontechnologie eindelijk de dominantie van lithium-ion kan uitdagen.
