Ontdekking TU Delft: het potentieel van natrium in accutechnologie

De ontwikkeling van efficiënte en milieuvriendelijke accu’s is en blijft belangrijk. Een recente doorbraak van onderzoekers aan de Technische Universiteit Delft biedt nieuwe perspectieven in deze zoektocht. Door zich te richten op natrium als alternatief voor schaarsere materialen zoals lithium, hebben zij een accu ontwikkeld die niet alleen snel kan laden en veel energie kan opslaan, maar ook een opmerkelijk langere levensduur heeft.

Natrium

De uitdagingen in de hedendaagse accutechnologie zijn aanzienlijk, met name door de afhankelijkheid van kostbare en soms onder moeilijke omstandigheden gewonnen grondstoffen zoals kobalt en lithium. Het vervangen van deze materialen door minder schaarse alternatieven zou een grote stap voorwaarts betekenen in de verduurzaming van de sector. Natrium, een element dat ruim voorhanden is en overal ter wereld gewonnen kan worden, biedt hierin een veelbelovende oplossing.

De onderzoeksgroep onder leiding van Marnix Wagemaker, hoogleraar elektrochemische energieopslag, richtte zich op de ontwikkeling van een natrium-ionaccu met een unieke combinatie van kristalstructuren. Deze innovatie maakt het mogelijk om de voornaamste nadelen van eerdere natrium-ionaccu’s — een kortere levensduur en beperkte energieopslag — te overwinnen. Het resultaat is een accu die snel kan opladen, aanzienlijk meer energie kan opslaan en bovendien een langere levensduur heeft. Deze week is hun vondst gepubliceerd in het wetenschappelijke blad Nature Sustainability.

Kathode van een accu en een boekenkast

Een interessante vergelijking die Wagemaker maakt, is die tussen de kathode van de accu en een boekenkast. Wanneer deze boekenkast — of in dit geval de kathode — wordt volgestopt met natrium-ionen, is het belangrijk dat de structuur de extra belasting kan weerstaan zonder te bezwijken. De ontwikkelde kathode blijkt in staat om deze krachten evenwichtiger te verdelen, waardoor de levensduur van de accu aanzienlijk toeneemt.

De implicaties van deze ontdekking zijn niet te onderschatten. Naast de voordelen op het gebied van duurzaamheid en kostenbesparing, sluit deze nieuwe technologie ook goed aan bij bestaande productieprocessen voor lithium-ionaccu’s. Dit vergemakkelijkt de integratie in de huidige markt en opent de deur naar de toepassing van natrium-ionaccu’s in elektrische auto’s en andere apparaten die een betrouwbare energiebron vereisen.

Ondanks dat de totale energieopslagcapaciteit van deze natrium-ionaccu’s iets lager ligt dan die van de beste lithium-ion-batterijen, compenseert de langere levensduur en de lagere milieubelasting dit verschil ruimschoots. Bovendien biedt het onderzoek perspectief op verdere innovaties die de prestaties van natrium-ionaccu’s nog kunnen verbeteren.