Snufje zout maakt lithium-ionbatterijen goedkoper

Er worden veel batterijtechnologieën onderzocht, maar tot nu toe heeft geen enkele lithium als belangrijkste keuze-ingrediënt kunnen vervangen. Maar nu hebben wetenschappers van de Arizona State University (VS) een andere benadering voorgesteld: in plaats van lithium te vervangen, verdunnen ze het met natrium.

Het team gebruikte een techniek die ze eerder hadden ontwikkeld om de energetische stabiliteit van lithium gemengd met 10 procent natrium te testen en ontdekte dat het mengsel stabiel was zonder de prestaties van de batterij te verslechteren. Ze verwachten dat ze de concentratie tot 20 procent natrium kunnen opdrijven zonder aan efficiëntie in te boeten. Ze presenteerden hun bevindingen op de Goldschmidt Geochemistry Conference, gehouden in Lyon, Frankrijk, van 9 tot 14 juli.

Het onderzoeksteam evalueerde de haalbaarheid van het opnemen van natrium in de kathode van lithium-ionbatterijen. Ze bestudeerden het materiaal vanuit een thermodynamisch perspectief, omdat het onwaarschijnlijk is dat een thermodynamisch stabiel molecuul onder verschillende omstandigheden uiteenvalt.

Voor een volledige test zou ook de anode- en elektrolytstabiliteit moeten worden bestudeerd. Alexandra Navrotsky, hoofdonderzoeker, zegt echter dat die materialen chemisch veel eenvoudiger zijn en waarschijnlijk geen grote problemen zullen veroorzaken.

De kathode bleef stabiel met tot 20 procent natriumdoping. Toen het team de natriumconcentratie verder verhoogde, zagen ze echter iets intrigerends. In plaats van dezelfde structuur te behouden en tegelijkertijd te variëren in samenstelling, onderging het materiaal een structurele transformatie. Helaas bezat deze nieuwe structuur niet de gewenste elektrische eigenschappen die nodig zijn voor een levensvatbare batterij.

De studie suggereert dat tot 20 procent van het lithium dat in batterijen wordt gebruikt, mogelijk kan worden vervangen door natrium, afgeleid van zout. Het werk is een fundamentele eerste stap, die aantoont dat het verdunnen van lithium met natrium chemisch haalbaar is. Of dit zal leiden tot praktische batterijen met bijbehorende kostenbesparing valt nog te bezien.