Lucht-natrium batterij wordt duurzaam en efficiënt

Een elektrode, die in principe gewoon de omringende lucht is, belooft een extreme vereenvoudiging bij de constructie van oplaadbare batterijen. Vochtigheid en niet in de laatste plaats zuurstof behoren echter tot de stoffen die vervolgens de metalen anode aantasten en een relatief snel prestatieverlies veroorzaken. Er zouden dus uitgebreide luchtfilters nodig zijn om dit te voorkomen

De batterijcel die werd gepresenteerd aan de Pohang Universiteit in Zuid-Korea is een heel ander verhaal. Hier konden de onderzoekers aantonen dat de chemische reacties met zuurstof, CO2 en water in feite de prestaties van de cel verhogen, wat niet in de laatste plaats te danken is aan een zogenaamde natrium (Na) superionische geleider (NASICON) die de anode bedekt.

Deze vormt een vaste elektrolyt die onder andere bestaat uit natrium, silicium en zirkonium. Het bevat ook nikkel, dat belangrijk is voor de reactie met koolzuur. Dit wordt geproduceerd uit water en CO2. Beide stoffen zijn aanwezig in lucht en zorgen voor de vorming van een extra poreuze laag waarin zich ook natriumionen ophopen en de geleidbaarheid van de ionen verhogen.

Hierdoor bereikt de hier gepresenteerde cel praktische spanningen van bijna 3 volt en kan deze met slechts één volt meer worden opgeladen. Dit is vooral belangrijk om een hoog rendement te bereiken. Als de spanning tijdens het laden en ontladen te ver uit elkaar ligt, is er aanzienlijk meer stroom nodig voor het laden dan er later beschikbaar is.

Er is echter nog een lange weg te gaan voordat dit in de praktijk gebruikt kan worden. In het gepubliceerde onderzoek werden 100 ladingen bereikt - met een resterend vermogen van 86 procent. Voor praktisch gebruik zou een vertienvoudiging natuurlijk wenselijk zijn.

Eén eigenschap van de veelbelovende batterij zou vooral bewoners van gematigde klimaten moeten plezieren. De gebruikelijke luchtvochtigheid van 70 procent zorgt daar voor maximale prestaties van de metaal-lucht accu. De e-auto kan dan een paar kilometer verder rijden.