Gerald Schut
Onderzoekers uit China en Delft hebben een stap gezet op weg naar de ontwikkeling van batterijen op basis van natrium. Natriumbatterijen hebben een iets lagere energiedichtheid (20 tot 30% ) dan gangbare Li-ion batterijen, maar ze zijn beter geschikt om omstreden en dure materialen als kobalt te omzeilen.
Deze veel grotere keuzevrijheid qua materiaal voor elektrodes, zorgt paradoxaal genoeg voor een rem op de ontwikkeling. ‘Met een handvol elementen krijg je al zoveel structuurmogelijkheden dat zelfs de snelste supercomputer niet kan voorspellen hoe de verschillende combinaties uitpakken. Daardoor verloopt de ontwikkeling van nieuwe materialen langzaam,’ zegt professor Marnix Wagemaker in een persbericht van de TU Delft.
Het ‘ionic potential’, een gangbare maat in de geologie om te begrijpen waarom bijvoorbeeld bepaalde ijzeroxides beter oplosbaar zijn dan andere, blijkt uitkomst te bieden. Met deze verhouding tussen de grootte en de lading van een ion hebben de onderzoekers nu goed kunnen voorspellen welke materialen veelbelovend waren om een kathode met een hoge energiedichtheid én een hoge laadsnelheid te maken. ‘In beide gevallen is dat gelukt. Qua energiedichtheid zaten we al meteen aan de bovengrens van wat mogelijk is,’ meldt Wagemaker. Nu gaan de onderzoekers naar de anode en het elektrolyt kijken. Wagemaker: ‘We gaan dat de komende tijd onderzoeken. Met dit onderzoek hopen we de ontwikkeling van materialen voor volgende generaties batterijen te versnellen.’ Natriumbatterijen zijn perspectiefrijk voor toepassingen waar gewicht minder van belang is, bijvoorbeeld in scheepvaart en industrie. De onderzoekers hebben hun vinding gepubliceerd in het gerenommeerde blad Science.
