Doorbraak in natrium-ionbatterijen: lithium-ion straks overtroffen?
Dit nieuwe materiaal, bis-tetraaminobenzoquinone (TAQ), biedt zowel hoge energiedichtheid als hoge vermogensdichtheid. Het kan een doorbraak betekenen in de zoektocht naar betaalbare en duurzame batterijoplossingen. De onderzoekers melden dat TAQ een theoretische capaciteit van 355 mAh/g bereikt via een vier-elektronen redoxproces. Dit vertaalt zich naar een elektrodeniveau-energiedichtheid van 606 Wh/kg, veel hoger dan conventionele natrium-ion-kathodes (100-150 Wh/kg) en zelfs concurrerend met lithium-ion-batterijen (150-250 Wh/kg). Bovendien haalt de batterij een vermogen van 31,6 kW/kg en kan een volle lading in slechts 90 seconden worden bereikt – althans in laboratoriumomstandigheden.
Een cruciale innovatie is het gebruik van koolstofnanobuisjes als binder om de elektronentransport en materiaalbenutting te verbeteren. “De koolstofnanobuisjes wikkelen zich nauw rond de TAQ-kristallen en verbinden deze met koolstofdeeltjes, wat leidt tot bijna 100% materiaalbenutting en een theoretisch maximale capaciteit”, aldus Tianyang Chen, de hoofdauteur van de studie.
Natrium-ion: doorbraak met grote gevolgen?
Lithium-ion-batterijen domineren momenteel de markt, maar de schaarste en stijgende kosten van lithium zorgen voor een groeiende vraag naar alternatieven. Natrium is overvloedig aanwezig (letterlijk, in zeewater) en biedt een duurzamere en kostenefficiënte oplossing. Bovendien is TAQ bestand tegen lucht en vocht, hittebestendig en milieuvriendelijk, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor energieopslag op grote schaal, zoals netopslag, datacenters en elektrische voertuigen.
Mircea Dincă, de hoofdonderzoeker, omschrijft de doorbraak enthousiast op het sociale platform X: “De beste natrium-ion-kathode die er is! Hoge energie, hoog vermogen, lange levensduur, veilig en goedkoop en gemaakt van enkel C, N, O, H en Na.”
Nog niet klaar voor de markt
Hoewel deze resultaten indrukwekkend zijn, moeten ze nog vertaald worden naar grootschalige productie. De studie, die werd gefinancierd door Automobili Lamborghini S.p.A., verscheen in de Journal of the American Chemical Society (JACS). De ondersteuning door een grote autofabrikant suggereert dat er serieuze commerciële interesse is. Als de technologie inderdaad zo veelbelovend is als de onderzoekers claimen, zou dit een gamechanger kunnen zijn in de batterij-industrie.
