Deze batterij gebruikt zuurstof uit de lucht en haalt 98 procent efficiëntie

In dit artikel:

Onderzoekers van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, onderdeel van de Chinese Academy of Sciences, hebben een oplaadbare zink-luchtbatterij ontwikkeld die in laboratoriumtests een round-trip efficiency van 98 procent behaalde. De resultaten zijn gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition.

Zink-luchtbatterijen gebruiken zuurstof uit de omgevingslucht tijdens het ontladen. Daardoor hoeven ze minder actief materiaal op te slaan en kunnen ze theoretisch een hoge energiedichtheid bereiken. Zink is bovendien goedkoop, ruim beschikbaar en minder afhankelijk van kwetsbare grondstofketens dan sommige materialen in lithium-ionbatterijen. Het opladen verloopt echter vaak inefficiënt, omdat zuurstofreacties traag zijn en de elektroden kunnen aantasten.

De Chinese onderzoekers ontwikkelden hiervoor de katalysator FG-3, gemaakt van grafeen met ongeveer 3,1 atoomprocent fluor. Door het materiaal gecontroleerd te verhitten, verbeterden ze de geleidbaarheid. De katalysator stimuleert daarnaast een sneller en beter omkeerbaar zuurstofproces via waterstofperoxide, waarbij twee elektronen betrokken zijn.

De batterij bleef meer dan 820 uur stabiel in gewone lucht. Na 1.500 laadcycli bedroeg de efficiëntie nog 97,6 procent, gemeten bij een stroomdichtheid van 2 milliampère per vierkante centimeter. Een niet-oplaadbare variant bereikte een piekvermogensdichtheid van 569 milliwatt per vierkante centimeter.

Commerciële toepassing is nog niet direct in zicht. De prestaties zijn alleen onder gecontroleerde omstandigheden aangetoond; hogere stroomsterktes, energiedichtheid, de levensduur van de zinkelektrode, veiligheid rond waterstofperoxide en productiekosten moeten verder worden onderzocht. De technologie kan uiteindelijk interessant zijn voor betaalbare, langdurige opslag van zonne- en windenergie.