Calcium geeft vloeibare batterijen een verrassende boost

Vloeibare batterijen, ontwikkeld door MIT-professor Donald Sadoway, zijn een opwindende nieuwe batterijtechnologie waarmee batterijen grote hoeveelheden energie tot wel 12 uur kunnen vasthouden en deze geleidelijk kunnen ontladen, wat het een aantrekkelijke opslagoptie maakt voor hernieuwbare energiesystemen. Nu hebben Sadoway en zijn team een ​​nieuwe matrix voor vloeibare batterijen ontwikkeld die de batterij nog efficiënter en betaalbaarder voor gebruikers belooft te maken. Vloeibare energiecellen, ontwikkeld door Sadoway en op de markt gebracht door Ambri, zijn uniek omdat alle componenten zich tijdens gebruik in vloeibare toestand bevinden. De batterijen gebruikten oorspronkelijk magnesium als negatieve elektrode en antimoon als positieve elektrode, samen met een goedkope gesmolten zoutelektrolyt. De nieuwe batterijtechnologie gebruikt calcium, een vrij veel voorkomende en betaalbare chemische stof, voor zowel de elektroden als het gesmolten zout in de batterij. Calcium was een complexe chemische stof om mee te werken omdat het snel oplost in zout, waardoor het lastig te gebruiken is in een vloeibare batterij, die drie afzonderlijke vloeistoflagen vereist die afzonderlijk van elkaar blijven, maar toch samen als batterij functioneren. Calcium heeft ook een hoog smeltpunt, waardoor de batterij theoretisch gezien bij 900 graden Celsius moest werken. "Het was de moeilijkste chemie", aldus Sadonway, John F. Elliott Professor of Materials Chemistry aan het MIT. Gerelateerd: Deze draagbare batterij van 9000 mAh kan zichzelf in slechts 18 minuten opladen. Om het verhittingsprobleem te verhelpen, mengde het team magnesium met calcium bij het maken van de vloeibare elektroden. Magnesium heeft een veel lager smeltpunt, waardoor de batterij bij aanzienlijk lagere temperaturen kan werken. Het team ontwikkelde ook een nieuwe formule voor de binnenste elektrolytlaag van de batterij, die de matrix vormt voor de overdracht van ionen tussen de elektroden. De nieuwe zoutgebaseerde formule maakt gebruik van lithiumchloride en calciumchloride, en dit maakt ionenuitwisseling mogelijk met een aanzienlijk hogere snelheid dan de eerder ontwikkelde technologie voor vloeibare batterijen. De nieuwe lithiumelektrolyt heeft een tweede, onverwacht bijkomend voordeel: naast het verlagen van de bedrijfstemperatuur en het verhogen van de batterijcapaciteit, helpt het ook de drielaagse aard van de batterij te behouden door te voorkomen dat de calcium-magnesiumelektroden in het zout oplossen. En misschien wel het grootste voordeel van deze nieuwe vloeibare batterij zit hem in de aanbodzijde van de technologie. Zowel calcium als magnesium worden samen gewonnen en zijn duur om te scheiden. Omdat deze nieuwe batterijen calcium en magnesium samen gebruiken, is de productie ervan veel betaalbaarder. Sadoway en zijn team merken op dat deze nieuwe formule een startpunt is voor een nieuw gebied binnen de batterijtechnologie. Het team hoopt dat dit werk andere wetenschappers zal inspireren om andere chemische combinaties te onderzoeken die efficiënt elektriciteit geleiden en nog betaalbaarder zijn om te produceren. "De les hier is om verschillende chemische samenstellingen te verkennen en voorbereid te zijn op veranderende marktomstandigheden", aldus Sadoway.Bekijk ook: Raimond de Hullu's visie voor groene gebouwen van Oas1