Wetenschappers maken 'roestbatterij' die sterker wordt naarmate je hem gebruikt

In dit artikel:

Onderzoekers van Saarland University (Duitsland) en de University of Salzburg (Oostenrijk) hebben een nieuwe lithium-ionanode ontwikkeld waarbij ijzeroxide (roest) centraal staat. In plaats van schaarse, dure metalen als kobalt en nikkel gebruiken ze ijzer, ingebed in microscopisch holle koolstofbolletjes (zogenaamde spherogels). Die bolletjes — ongeveer 250 nanometer groot — hebben een hoog oppervlak en poreuze structuur, waardoor veel lading kan worden opgeslagen en geleiding wordt verbeterd.

Het materiaal ontstaat door ijzerlactaat in het koolstofnetwerk te verwerken, wat zorgt voor een gelijkmatige verdeling van fijne ijzerdeeltjes. De structuur is geïnspireerd op Mozartkugeln: meerdere lagen in één bolletje waardoor veel ijzeroxide kan worden opgenomen. Een opvallend kenmerk is dat de anode juist beter presteert naarmate hij vaker wordt gebruikt: door langzame reactie met zuurstof activeert het ijzer geleidelijk, en pas na ongeveer 300 laad-/ontlaadcycli bereikt de batterij zijn maximale capaciteit. Daardoor groeit vermogen en stabiliteit met de tijd — een ongebruikelijk gedrag dat de technologie aantrekkelijk maakt voor toepassingen zoals elektrische voertuigen en stationsaire energieopslag.

De methode is relatief eenvoudig op te schalen en biedt milieuvriendelijke voordelen: ijzer is goedkoop, overvloedig en minder toxisch dan de traditionele materialen. De onderzoekers onderzoeken ook toepassing bij natrium-ionbatterijen en zien mogelijkheden om andere functionele stoffen in dezelfde spherogels in te bouwen, wat toepassingen buiten batterijen (zoals sensoren en katalysatoren) opent.

Knelpunten blijven bestaan: de initiële prestaties zijn lager en verdere ontwikkeling is nodig om de activering te versnellen en een geschikte kathode voor een complete cel te vinden. Met verdere optimalisatie kan deze “roestbatterij” echter een betaalbaar en duurzaam alternatief worden binnen de energietransitie.