Nieuwe kans voor natrium-ionbatterijen

Natrium-ionbatterijen stonden jarenlang in de schaduw van lithium-iontechnologie, maar lijken nu bezig aan een serieuze opmars. Dankzij verbeteringen in de energiedichtheid, een groeiend aantal commerciële toepassingen en investeringen van grote partijen zoals General Motors, ontwikkelt de batterijchemie zich tot een aantrekkelijk alternatief voor stationaire energieopslag en mogelijk op termijn ook voor elektrische voertuigen.

We kennen inmiddels de belangrijkste troeven van natrium-ionbatterijen: ze maken gebruik van natrium, een grondstof die wereldwijd ruim voorhanden is en aanzienlijk goedkoper is dan lithium. Daarmee bevatten ze geen kritieke materialen zoals lithium, nikkel of kobalt, waardoor ze minder gevoelig zijn voor geopolitieke spanningen en schommelingen in de grondstofprijzen. Ook zijn ze eenvoudiger te recyclen en intrinsiek veiliger, omdat de kans op thermische runaway kleiner is.

Energiedichtheid niet problematisch

Lange tijd was de relatief lage energiedichtheid het grootste nadeel van natrium-ioncellen. Nieuwe materiaalcombinaties, zoals hard-carbon anodes en verbeterde gelaagde kathodes, hebben dat verschil de laatste jaren echter aanzienlijk verkleind. Experimenten met zogenoemde anodevrije ontwerpen, waarbij de anode tijdens het laden wordt gevormd, geven aan dat de energiedichtheid met ongeveer 30 procent verhoogd kan worden.

Lithium-ionbatterijen hebben voorlopig nog een hogere energiedichtheid. Voor toepassingen waarbij gewicht minder belangrijk is, vormt dat echter geen doorslaggevend nadeel. Omdat batterijparken op de grond staan, is een iets lagere energiedichtheid minder problematisch. Daar staat tegenover dat de batterijen goedkoper zijn, beter bestand tegen temperatuurschommelingen en minder koeling vereisen.

Nieuwe markt

Het Amerikaanse Peak Energy speelt hierop in met verschillende projecten voor elektriciteitsnetten en datacenters. Het bedrijf werkt samen met energiebedrijven aan grootschalige opslagsystemen en heeft een overeenkomst gesloten voor de levering van maximaal 4,75 GWh aan batterijen tot 2030. General Motors ondersteunt de ontwikkeling van deze technologie en ziet stationaire energieopslag als een belangrijke nieuwe markt naast elektrische auto’s.

Volgens Peak Energy is de vraag niet of natrium-ion lithium-ion volledig zal vervangen, maar welke batterijchemie het beste past bij welke specifieke toepassing. Voor langeafstandsauto’s blijft de hoge energiedichtheid van lithium-ion voorlopig een belangrijk voordeel. Voor netstabilisatie, opslag van zonne- en windenergie en andere stationaire toepassingen kunnen natrium-ionbatterijen juist een aantrekkelijker alternatief zijn dankzij hun lagere kosten en hogere veiligheid.