Japanse doorbraak maakt natriumbatterijen sneller, veiliger en goedkoper dan ooit

In dit artikel:

Onderzoekers van Kogakuin University in Japan hebben een methode ontwikkeld om natrium‑ionbatterijen aanzienlijk te verbeteren door fosfor toe te voegen aan natrium‑ytrium‑silicaatglazen. In een studie gepubliceerd in Ceramics International beschrijven ze dat die toevoeging de vorming van de kristalfase Na5RSi4O12 (R = zeldzame aardmetalen) bevordert. Die fase functioneert als vast elektrolyt en maakt volledig solide natrium‑ionbatterijen mogelijk — een ontwerp dat veiliger en efficiënter is dan conventionele batterijen met vloeibare elektrolyten.

De fosforrijke samenstelling leidt tot glas‑keramische materialen waarin fosfor vrijwel volledig de plaatsen van silicium in het kristal opneemt, zo toonden neutron‑ en röntgendiffractie, vaste‑stof NMR en microscopie aan. Dat behoudt hoge ionische geleiding terwijl de structuur sterker en stabieler wordt. Belangrijk is dat fosfor het bereik waarin de gewenste Na5RSi4O12‑fase ontstaat sterk vergroot, wat de productie robuuster en beter controleerbaar maakt — cruciaal voor opschaling richting commerciële toepassingen.

Praktisch betekent dit dat natrium‑ionbatterijen dankzij deze ontwikkeling potentieel sneller laden, beter presteren bij lage temperaturen en veiliger zijn (vaste elektrolyten zijn niet brandbaar). Omdat natrium overvloedig en goedkoop is, kan dit de afhankelijkheid van schaarse grondstoffen verminderen en de kosten verlagen. De bevindingen versterken de positie van natrium‑iontechnologie als serieuze concurrent voor lithium‑batterijen in elektrische voertuigen, grootschalige energiebuffering en mogelijk consumentenelektronica.

Voor verdere commercialisatie blijven echter aspecten zoals lange‑termijncyclusstabiliteit, materiaalinterfaces en grootschalige fabricage belangrijke aandachtspunten.