Verbeteringen in de levensduur van natrium-ionbatterijen door koperdotering aan de Universiteit van Tokio

Onderzoekers aan de Universiteit van Tokio hebben een methode ontwikkeld om de levensduur van natrium-ionbatterijen te verlengen door koper toe te voegen aan het kathodemateriaal. Deze ontwikkeling is relevant gezien de groeiende behoefte aan duurzame en kosteneffectieve energieopslag. Natrium-ionbatterijen winnen aan populariteit omdat natrium in grotere hoeveelheden beschikbaar is en goedkoper is dan lithium. Professor Shinichi Komaba en zijn team aan de Universiteit van Tokio onderzochten de effecten van koperdotering op β-NaMnO₂. Ze synthetiseerden kopergedoteerde β-NaMnO₂-monsters met verschillende koperconcentraties. Monsters met hogere kopergehaltes vertoonden een verbeterde cyclische stabiliteit, waarbij de volledige capaciteit na 150 cycli behouden bleef, vergeleken met een snel capaciteitsverlies bij ongedoteerde monsters. Vanuit economisch perspectief bieden natrium-ionbatterijen aanzienlijke voordelen. De grondstoffen zijn goedkoper en gemakkelijker te verkrijgen dan die voor lithium-ionbatterijen. Natrium kost slechts $0,05 per kilogram, terwijl lithium gemiddeld $15 per kilogram kost. Dit maakt natrium-ionbatterijen een aantrekkelijke optie voor grootschalige energieopslag, vooral in toepassingen waar de kosten een cruciale factor zijn. Bovendien maakt het gebruik van bestaande productie-infrastructuren die oorspronkelijk voor lithium-ionbatterijen zijn ontworpen, de overstap naar natrium-ionbatterijen economisch haalbaar. De markt voor natrium-ionbatterijen staat nog in de kinderschoenen, maar heeft een groot groeipotentieel. BloombergNEF voorspelt dat natrium-ionbatterijen in 2030 ongeveer 23% van de stationaire opslagmarkt voor hun rekening zouden kunnen nemen, wat neerkomt op meer dan 50 GWh. Dit zou zelfs meer kunnen zijn als de technologische verbeteringen versnellen en de productie kan worden opgeschaald met dezelfde apparatuur als voor lithiumbatterijen. De lage energiedichtheid van natrium-ionbatterijen maakt ze vooral geschikt voor stationaire toepassingen en energieopslagsystemen, zoals fotovoltaïsche en windenergiesystemen. De recente doorbraak aan de Universiteit van Tokio draagt bij aan de economische aantrekkelijkheid van natrium-ionbatterijen. Door de levensduur en stabiliteit van de batterijen te verbeteren, worden ze een steeds aantrekkelijkere investering. Bovendien zijn natrium-ionbatterijen milieuvriendelijker omdat ze geen kobalt en nikkel nodig hebben, wat de productiekosten verder verlaagt. De verwachting is dat natrium-ionbatterijen een belangrijke rol gaan spelen in de diversificatie van energieopslagtechnologieën. Gezien de stijgende kosten van grondstoffen en de milieuproblemen rond lithiumbatterijen, bieden natrium-ionbatterijen een veelbelovend alternatief dat zowel economische als ecologische voordelen kan opleveren.