Nieuws

Lithium-messingaccu

Messing vormt een ideale basis voor de kathode van een gesmolten-zoutaccu. Het is goedkoper dan nikkel en stabieler dan zink, claimen Stanford-hoogleraar Yi Cui en zijn Chinese collega’s Hui Wu en Yang Jin in het tijdschrift Matter. Ze hebben al een werkend prototype gebouwd.

Hun kathode bevat messingpoeder, LiCl-kristallen en lithiumaluminiumchloride (LiAlCl4). Bij 250 ºC, de werktemperatuur, is alleen dat laatste zout vloeibaar. Er hangt een buisje in van LLZTO-keramiek (voluit Li6,4La3Zr1,4Ta0,6O12), dat lithiumionen doorlaat en dient als vast elektrolyt. Het inwendige is de anode: daarin zit lithium dat bij 250 ºC eveneens vloeibaar is.

Messing is een mengsel van koper en zink. Bij het opladen onttrek je er zinkatomen aan. Die worden geïoniseerd en vormen zinkchloride (ZnCl2), terwijl lithiumionen door het LLZTO trekken en als metallisch lithium de anode aanvullen. Röntgendiffractiemetingen laten zien dat het in de praktijk iets ingewikkelder is, met vaste Li2ZnCl4-kristallen als tussenstap.

Het ontladen gaat in omgekeerde volgorde en het mooie is dat de zinkatomen dan weer netjes in de messingstructuur worden opgenomen, en niet uitkristalliseren tot afzonderlijke metaaldeeltjes.

In dat laatste zit de doorbraak. Traditioneel werken gesmolten-zoutaccu’s, waarvan de oervorm al in 1985 ontstond, met nikkel. Dat is duur maar lost in metallische vorm nauwelijks op in LiAlCl4. Zink is veel goedkoper maar ook veel beter oplosbaar. Door zogeheten Ostwaldrijping zouden losse zinkkristallen steeds grover worden, wat de efficiëntie van de accu navenant doet afnemen. Bovendien verpesten rondzwervende zinkionen het LLZTO.

Een ander voordeel is dat je de accu kunt opbouwen in onopgeladen toestand. Lithium is een rotmetaal om mee te werken maar je hoeft de anodebuis niet te vullen: dat gebeurt vanzelf als je de accu voor het eerst oplaadt. Bovendien kun je voor de behuizing goedkoop roestvast staal gebruiken: ijzer is minder edel dan nikkel, maar edeler dan zink.

Volgens de auteurs bedraagt de theoretische opslagcapaciteit 750 Wh/kg of 2.250 Wh/l. Voor een back-up voor elektriciteitsnetten zou eenderde daarvan al voldoende moeten zijn. De materiaalkosten komen uit op $16 per kWh opslagcapaciteit, maar kunnen ongetwijfeld omlaag.

Liu, K. et al. (2020) Matter 3

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!