Zeewier geeft natriumbatterij grotere opslag en langere levensduur

De wereld zit midden in een energietransitie en de vraag naar efficiënte en krachtige batterijen om hernieuwbare energie in op te slaan is enorm. Het aanbod van verschillende batterijen wordt steeds groter, en dat is ook nodig als we straks een heleboel elektrische auto's moeten produceren. De lithiumvoorraad is eindig, en daarom lijkt de natrium-ion-batterij een goed alternatief.

Hoe werkt een natrium-ion-batterij?

Natrium-ion-batterijen werken bijna hetzelfde als lithium-ion-batterijen, die in telefoons en laptops zitten. De natriumbatterij heeft net als een lithiumbatterij een anode (minpool) en een kathode (pluspool) met daartussen een elektrolyt. Dat laatste is een soort gel dat bestaat uit zouten en zuren. In een lithiumbatterij gaan lithium-ionen van de ene naar de andere pool. Hier komt elektriciteit bij vrij. In een natriumbatterij vervullen natrium-ionen de rol van lithium.

Natrium, een onderdeel van keukenzout, wordt als een goede vervanger gezien voor het steeds schaarser wordende lithium. Natrium is namelijk wél in overvloed aanwezig op aarde. Maar er zit één minpunt aan. Uit de anode van de natriumbatterij groeien vaak dunne draden die dendrieten worden genoemd. De dendrieten kunnen ervoor zorgen dat er kortsluiting plaatsvindt in de batterij, of dat de batterij vlamvat.

Lees ook: Hoe slecht is lithium voor het milieu?

Zeewier als oplossing

Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Bristol daar iets op gevonden. Ze hebben een separator gemaakt uit zeewier, waardoor de batterij uiteindelijk een grotere opslagcapaciteit heeft én langer meegaat.

Het onderzoek, gepubliceerd in Advanced Materials, beschrijft hoe zeewiervezels voorkomen dat dendrieten van de natriumelektroden de separator binnendringen én dat het materiaal de prestaties van de batterijen verbetert.

"We hebben aangetoond dat materialen op basis van zeewier de separator zeer sterk kunnen maken en voorkomen dat deze wordt doorboord door metalen structuren gemaakt van natrium", zegt Jing Wang, eerste auteur en PhD-student in het Bristol Composites Institute (BCI) in een bericht.

"Het zorgt ook voor een grotere opslagcapaciteit en efficiëntie, waardoor de levensduur van de batterijen wordt verlengd - iets wat essentieel is om apparaten zoals mobiele telefoons veel langer van stroom te voorzien."

Opschalen

Als zeewier de natriumbatterijen veiliger en efficiënter maakt, dan kan het voor een hele doorbraak zorgen in de batterij-industrie. "Dit werk toont echt aan dat groenere vormen van energieopslag mogelijk zijn, zonder destructief te zijn voor het milieu bij de productie", zegt professor Steve Eichhorn, die het onderzoek leidde aan het Bristol Composites Institute.

De volgende uitdaging is om de productie van deze materialen op te schalen en de huidige op lithium gebaseerde technologie ermee te vervangen.