Een groep internationale experts heeft een nieuwe batterij ontwikkeld voor de opslag van stroom uit duurzame bronnen. Ze gebruikten daarvoor drie huis-tuin-en keukenmiddeltjes: zout, aluminium en zwavel.
Sinds de wereld steeds meer installaties voor wind- en zonne-energie bouwt, is er grote behoefte aan zuinige, grootschalige back-upsystemen die stroom kunnen opslaan en leveren als de zon niet schijnt of het windstil is. De huidige lithium-ionbatterijen zijn nog erg duur en andere opties zoals pompcentrales vereisen een specifieke topografie die niet overal beschikbaar is.
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben nu samen met universiteiten in China en Canada een nieuw soort batterij ontwikkeld, volledig gemaakt van veel voorkomende en goedkope materialen. Ze zijn hoopvol dat deze batterijtechnologie de huidige leemte kan opvullen.
Aluminium, zwavel en zout
Het nieuwe batterij-ontwerp gebruikt aluminium en zwavel als de twee elektrodematerialen, met daartussen een gesmolten zoutelektrolyt.
In een paper die deze week is verschenen in het tijdschrift Nature legt MIT-professor Donald Sadoway uit: “Ik wilde iets uitvinden dat beter, veel beter was dan lithium-ionbatterijen voor kleinschalige stationaire opslag”.
Periodiek systeem
Naast het feit dat ze duur zijn, bevatten lithium-ionbatterijen ook ontvlambare elektrolyten, wat ze minder geschikt maakt voor transport. Daarom begon Sadoway het periodiek systeem te bestuderen, op zoek naar goedkope metalen die lithium zouden kunnen vervangen. “Het commercieel dominante metaal ijzer, heeft niet de juiste elektrochemische eigenschappen voor een efficiënte batterij”, zegt hij. Maar het op één na meest voorkomende metaal op de markt - en eigenlijk het meest voorkomende metaal op aarde - is aluminium. “Het zal aluminium zijn dacht ik bij mezelf”, zegt Sadoway.
Het goedkoopste van alle niet-metalen is zwavel, dus dat werd het tweede electrode-materiaal. Het gesmolten zout kwam als derde geschikt ingrediënt uit het onderzoek.
Goedkoop en veilig
De drie ingrediënten blijken goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar - aluminium, niet verschillend dan de folie die we kennen uit de supermarkt; zwavel, dat vaak een afvalproduct is van processen zoals aardolieraffinage; en algemeen verkrijgbare zouten. “De ingrediënten zijn goedkoop en het ding is veilig”, zegt Sadoway.
In experimenten heeft het team aangetoond dat de batterijcellen honderden cycli kunnen doorstaan met uitzonderlijk hoge laadsnelheden. De verwachte kosten per cel zijn ongeveer een zesde van die van vergelijkbare lithium-ioncellen.
Nieuwe spinoff Avanti heeft alvast een licentie genomen op de technologie. “De eerste opdracht van het bedrijf zal een schaalvergroting zijn en het doorstaan van een reeks van stresstests”, zegt Sadoway die zelf ook een aandeel heeft in Avanti.
Hij ziet het perfect mogelijk om deze nieuwe batterij met een opslagcapaciteit van enkele tientallen kilowatturen te gebruiken om een enkel huis of een klein tot middelgroot bedrijf van stroom te voorzien. Ook het gebruik ervan in laadinstallaties voor elektrische auto’s behoren volgens hem tot de mogelijkheden.
Twijfels
Maar er worden ook kanttekeningen bij het concept geplaatst. Zo zou de uitvinder, Sadoway, al eerder te positieve verwachtingen hebben gewekt rond zijn vindingen. En de bruikbaarheid zou vooralsnog ook beperkt zijn.
Sadoway zelf spreekt over een levensduur van 'enkele honderden' oplaadcycli. Bij gebruik als thuisbatterij en een dagelijkse laadcyclus zou de batterij dus een half jaar tot een jaar meegaan. Hoewel de prijs aanzienlijk goedkoper is dan lithium-ion, zouden de gebruikskosten per periode gemeten alsnog hoger uitvallen. Daarbij komt dan nog het ongemak van regelmatige vervanging.
De ontwikkeling is hoopvol, maar heeft duidelijk nog meer tijd nodig. En de wereld heeft haast.
