Nieuwe methode laat zien wanneer natriumaccu's lithium kunnen vervangen

In dit artikel:

Natriumionbatterijen gelden als een goedkoper en grondstofrijker alternatief voor lithiumionbatterijen, maar ze slaan per kilogram doorgaans minder energie op. Daardoor kunnen ze niet zonder meer in dezelfde apparaten, voertuigen of opslagsystemen worden gebruikt. Onderzoekers van het Amerikaanse Southwest Research Institute (SwRI) ontwikkelden daarom de Electrical Interchangeability Index (EII), een methode om per toepassing te bepalen of beide batterijtypen technisch uitwisselbaar zijn.

De EII kijkt verder dan standaardgegevens zoals capaciteit, spanning en rendement. De onderzoekers beoordelen ook hoe goed een batterij het gevraagde vermogen kan leveren en opnemen onder verschillende belastingen, temperaturen en laadcycli. Een cel met een lagere capaciteit kan bijvoorbeeld toch geschikt zijn voor een toepassing die vooral kortstondig veel vermogen vraagt, terwijl goede laboratoriumwaarden niet altijd voldoende zijn in de praktijk.

Voor hun eerste onderzoek testte SwRI lithiumion- en natriumioncellen in het veelgebruikte 18650-formaat, onder meer bekend uit laptops en elektrisch gereedschap. Daarbij maten ze onder andere laad- en ontlaadsnelheid, spanningsgrenzen, vermogen, capaciteit en temperatuurontwikkeling. Bij een hoge EII waren de verschillen klein genoeg om de cellen binnen die specifieke omstandigheden functioneel als uitwisselbaar te beschouwen. Bij een lage EII waren de verschillen te groot en zouden aanpassingen aan bijvoorbeeld koeling, laadregeling of het accupakket nodig zijn.

De methode kan fabrikanten helpen alternatieve batterijchemieën of leveranciers te gebruiken zonder een product volledig opnieuw te ontwerpen. Natriumiontechnologie lijkt vooral kansrijk voor stationaire opslag en industriële toepassingen, waar gewicht en volume minder zwaar wegen. Voor elektrische voertuigen en luchtvaart blijven de lagere energiedichtheid en het extra gewicht belangrijke nadelen. SwRI wil de index verder uitbreiden met andere celtypen en factoren zoals veroudering, degradatie en warmtebeheer, omdat uitwisselbaarheid tijdens de levensduur kan veranderen.