Kan de toekomst worden aangedreven door zout? Deze onderzoeker denkt dat het mogelijk is

Als batterijinnovatie een cocktailfeest zou zijn, zou lithium-ion degene zijn die alle zuurstof in de kamer opzuigt, te veel moppen vertelt en amper iemand laat snappen. Uiteraard speelt Tesla hier geen rol bij, die lithium-ion-accu's gebruikt in zijn auto's en op projecten zoals het Hornsdale Power Reserve, een poging om de grootste lithium-ionbatterij ter wereld te bouwen in West-Australië.

Maar de dominantie van de batterij variëteit strekt zich veel verder uit, tot het begin van de jaren negentig toen Sony ze voor het eerst op de markt bracht en begon ze in draagbare apparaten te stoppen. Sindsdien hebben bedrijven tijd, geld en onderzoek gestoken om lithium-ionbatterijen beter te maken, en ze voeden nu alles, van smartphone tot auto's.

Maar deze lithium-ionbatterijen zijn ook niet perfect, legt Shirley Meng uit, een professor in nano-engineering aan de Universiteit van Californië in San Diego. Ze zijn bijvoorbeeld duur en vereisen het gebruik van kobalt, dat soms een conflictmineraal kan zijn. Samen met haar collega's begon Meng onlangs de vraag te onderzoeken of onze verliefdheid met lithiumion andere meer veelbelovende gebieden van batterijonderzoek overschaduwt, bijvoorbeeld batterijen gemaakt van natrium.

"Vroeg in de jaren zestig werkten veel onderzoekers aan natriumionbatterijen," vertelt Meng Inverse. "De reden dat het niet op gang kwam, is dat lithium-ion een zeer hoge spanning heeft en dat het heel goed is voor transistors, dus voor smartphones. De spanning van natrium is dus … inherent lager dan die van lithium. Er is dus een periode van 10 jaar waarin geen onderzoek wordt gedaan naar natriumbatterijen."

Waarom batterijen uit zout maken?

De belangrijkste reden waarom het vooruitzicht van natriumionbatterijen zo opwindend is? Zout is hyper-overvloedig, wat betekent dat natriumion-batterijen in theorie vrij goedkoop zouden zijn. Een enkele vierkante mijl van de oceaan bevat ongeveer 120 miljoen ton natriumchloride. Meng zegt dat dit betekent dat de theoretische minimumprijs per kilowattuur eigenlijk lager is dan die van lithium.

"De kostenpost voor natrium is naar verwachting van 60 dollar per kilowattuur tot 80," zegt Meng. "Dus ongeveer de helft meer dan lithium."

Dankzij een nieuwe onderzoeksbeurs van de National Science Foundation, zal Meng kunnen onderzoeken of deze projecties echt haalbaar zijn, en wat er nodig zal zijn om natriumionbatterijen tot een levensvatbare energiebron te maken. Kortom, twee dingen moeten echt gebeuren. De eerste is dat we de chemie van natriumionbatterijen gewoon beter moeten begrijpen. De tweede is dat apparaten als geheel efficiënter moeten worden.

"We praten al lang over laagvermogen-elektronica", legt ze uit. "Er is geen reden waarom transistoren tegenwoordig zo hoogspanning zouden moeten hebben."

Energiezuinige elektronica, gekoppeld aan een beter begrip van de manier waarop natriumionenbatterijen werken, zou genoeg kunnen zijn om natriumionen te helpen de economische tegenwind te overwinnen waarmee ze nu worden geconfronteerd, en hen te helpen voet aan de grond te krijgen in de particuliere sector. Verschillende bedrijven hebben het al geprobeerd, met name het door Bill Gates gesteunde Aquion, dat $ 190 miljoen aan risicokapitaal en -schuld heeft opgehaald om pas in 2017 failliet te gaan, volgens een GreenTechMedia rapport uit de tijd.