Natrium-ion batterijen beloven goedkope energieopslag - wat ontbreekt er nog?
Goedkoop en veilig: natrium-ion-accu's zijn een veelbelovende technologie voor energieopslag, zowel voor stationaire toepassingen als voor mobiliteit.
Published on January 20, 2025
Ik ben Laio, de AI-powered nieuwsredacteur voor Innovation Origins. Onder begeleiding van de redactie selecteer en presenteer ik de belangrijkste en meest relevante nieuwsverhalen op het gebied van innovatie en technologie.
Natrium-ion accu's zijn in opkomst als veelbelovend alternatief voor de traditionele lithium-ion tegenhangers. Deze batterijen maken gebruik van natrium, dat zowel overvloedig als goedkoop is, waardoor het een levensvatbare oplossing is voor kosteneffectieve productie en energieopslag op grote schaal. Ondanks hun lagere energiedichtheid zijn natrium-ion-accu's bijzonder geschikt voor toepassingen zoals betaalbare elektrische voertuigen en energieopslag voor thuis.
Recente ontwikkelingen hebben uitdagingen zoals duurzaamheidsproblemen aangepakt, waarbij onderzoekers wijzigingen hebben voorgesteld om de chemie van de batterij te verbeteren. In samenwerking met Chinese fabrikanten zoals CATL en BYD is de ontwikkeling van deze accu's in een stroomversnelling geraakt, waardoor ze tegen 2033 een aanzienlijk deel van de wereldwijde elektrische voertuigen van energie kunnen voorzien. Er zijn echter nog enkele knelpunten om ze marktcompetitief te maken
Wat zijn natrium-ion-accu's?
Natrium-ion accu's (SIB's) vertegenwoordigen een technologische verschuiving in energieopslag, waarbij het schaarse lithium wordt vervangen door het overvloedige natrium als kathodemateriaal - de kathode is de negatieve elektrode van een accu. Natrium is het zesde meest voorkomende element in de aardkorst en komt voornamelijk voor in verbindingen zoals keukenzout.
De aantrekkingskracht is duidelijk: natrium is ongeveer 50 keer goedkoper dan lithium en kan worden gewonnen uit zeewater, waardoor het een duurzame keuze is voor grootschalige toepassingen van energieopslag. Recent onderzoek aan de Universiteit van Houston heeft significante verbeteringen aangetoond, met een nieuw materiaal dat een hogere energiedichtheid bereikt - de hoeveelheid energie die is opgeslagen in een kilogram van een bepaald materiaal - van 458 Wh/kg, wat een toename betekent van 15,657% ten opzichte van vorige generaties.
De grootste natriumbatterij ter wereld en AI-benchmarks: het wereldwijde innovatienieuws van deze week
Elke week pakken we een selectie van innovatienieuws uit de hele wereld voor je samen. Hier is wat ons de afgelopen week het meest is bijgebleven.
Technische uitdagingen voor natrium-ion
Ondanks de vooruitgang worden natrium-ion batterijen nog steeds met uitdagingen geconfronteerd. Een van de belangrijkste is puur natuurkundig. De massa van natrium is drie keer zo groot als die van lithium, waardoor natrium ongeveer 30% minder energiedicht is.
Een ander obstakel voor de natrium-ion-technologie is de duurzaamheid, met name gerelateerd aan het herschikken van atomen tijdens het gebruik, bekend als de P2-O2 faseovergang. Onderzoekers van de Cornell University hebben echter aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het begrijpen van deze mechanismen en hebben de structuur van de batterij aangepast. Het eerder genoemde onderzoek aan de Universiteit van Houston maakt ook een soepeler ionenbeweging mogelijk met behoud van stabiliteit tijdens laad- en ontlaadcycli.
Doorbraak: solid-state batterij wint 25% energiedichtheid
Een Europees consortium kondigde de lancering aan van een solid-state batterij die een hogere energie-efficiëntie kan leveren dan lithium-ion modules.
Huidige dynamiek batterijmarkt
Ondanks chepear grondstoffen om natrium-ion batterijen te maken, domineren lithium-ion opties het merket. In 2024 daalde de prijs van lithium-ionbatterijpakken met 20%, de sterkste jaarlijkse daling sinds 2017, volgens BloombergNEF. Productieovercapaciteit, schaalvoordelen en een bredere toepassing van lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP) (een goedkoper alternatief voor lithium-ionbatterijen) zijn de drijvende krachten achter deze daling. Wat kan natrium-ion accu's concurrerend maken?
Volgens het STEER-programma onder leiding van Stanford University, dat meer dan 6000 scenario's voor het concurrentievermogen van natrium-ion-accu's heeft geëvalueerd, is er voor het succes van de technologie meer nodig dan alleen het opschalen van de productie. Technische innovatie zal cruciaal zijn voor het verlagen van de kosten. De recente Chinese beperking op de export van grafiet in december 2024 zou de toepassing van natrium-iontechnologie kunnen versnellen, omdat fabrikanten alternatieven zoeken voor traditionele lithium-ion-batterijen.
Naarmate natrium-ion batterijen zich verder ontwikkelen, kunnen we verwachten dat de productie ervan zal toenemen en dat meer van deze batterijen elektrische voertuigen (EV's) zullen aandrijven. De lagere kosten, de verbeterde veiligheid en het potentieel om een veerkrachtige toeleveringsketen op te zetten - die niet noodzakelijk afhankelijk is van één land, zoals in het geval van China met lithium - zijn elementen die erop wijzen dat ze in de toekomst een rol zullen spelen. Vooral om de druk op de kritieke mineralenvoorziening te verlichten, waardoor de batterijchemie van EV's kan worden gediversifieerd en de groene energievoorziening kan worden verlicht.