Zink-broom batterij bereikt 10.000 cycli met innovatieve elektrode

Een natte batterij met zink en broom was voorheen alleen op papier een potentiële kandidaat om hernieuwbare energie op te slaan en alleen aan het elektriciteitsnet af te geven wanneer dat nodig is.

Het theoretische potentiaalverschil is 1,83 volt. De elektrolyt op waterbasis zorgt ervoor dat de constructie niet brandbaar is. Bovendien zorgen de eenvoudige constructie van de cellen en het gebruik van gemakkelijk verkrijgbare materialen voor lage productiekosten.

Het addertje onder het gras: de extreem lage pH-waarde bij de zinkelektrode maakt het systeem kwetsbaar. Er kan waterstof ontsnappen, wat uiteindelijk leidt tot de vernietiging van de separator. Dit komt door de vorming van zinkhydroxide, dat de poriën afsluit.

Dit beperkt de houdbaarheid van een dergelijke accu aanzienlijk, omdat deze zichzelf na korte tijd ontlaadt. Tot nu toe was het niet mogelijk om de poreuze grafietelektroden, die extreem zuurbestendig zijn, te vervangen door een geschikt materiaal.

Dit is nu wel gelukt aan het Gwangju Institute of Science and Technology, Korea. Een met stikstof geladen, mesoporeus en koolstof bedekt grafietvilt (afgekort NMC/GF) heeft volledig nieuwe eigenschappen.

Een andere nieuwe eigenschap is het fabricageproces door verhitting en afkoeling onder een argonatmosfeer. De poriegrootte ligt in het lage nanometerbereik. Dit voorkomt uitwisseling met de omgeving en blokkeert tegelijkertijd de destructieve chemische processen binnenin.

Het resultaat is een zink-bromide cel waarvan de prestaties na 10.000 cycli gedaald zijn tot 96 procent. De energie-efficiëntie, d.w.z. het verschil tussen opladen en ontladen, daalt parallel van 80 naar een nog steeds solide 76 procent.

Uitgaande van het typische gebruik van een dergelijke batterij van één cyclus per dag, zou dit resulteren in een levensduur van ongeveer 27 jaar. Geen slecht resultaat voor een voorheen onbetrouwbaar batterijtype.