Onderzoekers van de TU Delft hebben een speciale batterij ontwikkeld op basis van natrium. Deze is duurzamer om te produceren dan de veelgebruikte lithiumbatterij. Ook gaat de nieuwe batterij volgens de onderzoekers langer mee en kan hij relatief snel opladen. Het zal wel nog even duren voordat de nieuwe techniek op grote schaal kan worden toegepast, zo is de verwachting. De resultaten van het onderzoek zijn onlangs gepresenteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Sustainability.
Volgens onderzoeksleider Marnix Wagemaker kan de natriumbatterij 30 tot 40 procent langer meegaan dan lithium exemplaren of andere types. Daarmee kan de accu een belangrijke rol gaan spelen in de energietransitie. Het team heeft een combinatie van kristalstructuren gemaakt, die volgens de onderzoekers zowel snel oplaadt als veel energie opslaat. Met een onverwacht “cadeautje”, zegt Wagemaker: de accu gaat langer mee.
“Dit is een mooie en belangrijke stap”, zegt Moniek Tromp, hoogleraar batterijtechniek (RUG). Ze is bekend met het onderzoek van Wagemaker en zijn team, maar was niet direct betrokken. Tromp onderschrijft het belang van stabiele en snel oplaadbare natrium accu’s. “Er zijn wel al commerciële partijen die op kleine schaal natriumaccu’s maken, maar ik heb geen gedetailleerd inzicht in hoe goed ze werken”, zegt Tromp. “De combinatie van de hoge oplaadsnelheid en de stabiliteit is nieuw”. Juist die combinatie is volgens Tromp erg belangrijk, ook voor bijvoorbeeld gebruik in elektrische auto’s. “Je wil niet uren langs de weg staan als je deze accu oplaadt”.
Accu’s worden nu gemaakt van onder andere lithium en kobalt. Dat zijn schaarse grondstoffen waarvan de winning milieuproblemen (vervuiling en waterschaarste) veroorzaakt. “Veel wetenschappers zoals wij zoeken daarom naar een alternatief”, zegt Wagemaker. Natrium is een geschikte kandidaat. “Natrium is gewoon ons keukenzout: de zeeën zitten er vol mee”. Batterijen hebben niet het eeuwige leven, vervolgt Wagemaker. “Het vullen van een batterij met energie is alsof je een boekenkast volpropt met allemaal boeken: op een gegeven moment zit zo’n kast overvol en barst hij uit zijn voegen”. Bij natrium is dat effect normaal gesproken nog heviger, maar met een aanpassing bleek het een “flexibele boekenkast” te worden. Volgens Wagemaker krijgt een accu daardoor een veel langere levensduur dan verwacht. Hij benadrukt het belang van deze batterijen voor de energietransitie. “Bijvoorbeeld in Europa hebben we best veel problemen om toegang te krijgen tot kobalt en lithium”, zegt Wagemaker. “Daarom is het heel belangrijk om batterijen te ontwikkelen waar we makkelijk aan kunnen komen”.
Het kan ook helpen met de overgang naar hernieuwbare energie. Het wordt steeds belangrijker om die energie ook op te kunnen slaan op een batterij: denk aan zonne-energie die je ook ’s nachts wil gebruiken, of een elektrische auto die steeds verder moet kunnen rijden. Hoogleraar Tromp benadrukt dat het nog wel even duurt voordat zo’n nieuwe techniek op grote schaal kan worden toegepast. Van nader onderzoek tot het opschalen van productie: het is een tijdrovend en kostbaar proces. “Als de nieuwe techniek goed werkt, kan het in huidige lithium accu fabrieken worden gemaakt. Dat scheelt veel stappen in de opschaling. Maar dan nog duurt het mogelijk zo’n 10 jaar; het zijn gewoon lange processen”.