Interessante ontwikkelingen op batterijtechnologisch gebied:
Zwavel geeft batterijen een enorme oppepper
Als de voortekenen niet bedriegen, wordt 2023 het jaar dat batterijen een enorme sprong voorwaarts maken. De zwavelbatterij komt eraan.
VINCENT DEKKER
Op twee fronten wordt momenteel alles op alles gezet om zwavel te gebruiken voor batterijen. In Europa gaat het Duitse Theion komend jaar de eerste exemplaren van zijn zwavel-lithiumbatterij leveren. In Australië hebben ze een zwavel-natriumbatterij ontwikkeld.
In beide gevallen mag je van een doorbraak spreken. Om te beginnen verlost zwavel ons van probleem-metalen als kobalt, nikkel en mangaan, die nu nog in lithium-ionbatterijen worden toegepast. Ook het snel populair wordende alternatief voor deze batterijen, de zogeheten LFP-batterij, doet het zonder die omstreden grondstoffen. Maar LFP levert wel wat minder stroom per kilo batterij.
Daar hebben de zwavel-batterijen geen last van, integendeel. Zowel Theion als de universiteit van Sydney in Australië zegt dat hun batterij ongeveer drie keer zo veel kWh per kilo kan opslaan. Bij li-ion is dat nog zo'n 250 tot 350 wattuur per kilo, met zwavel wordt dat 1000 Wh, 1 kWh, per kilo. Daar kon je tot voor kort alleen maar van dromen.
Een mobiele telefoon kan straks veel langer doen met één batterijlading en elektrische auto's komen drie keer zo ver met een vergelijkbare batterij, of kunnen met een veel kleinere en lichtere batterij toe. Bovendien zorgt de grote opslagcapaciteit van zwavel er voor dat er in zwavel-lithiumbatterijen minder lithium nodig is, wat ook geen slechte zaak is.
Als het aan de onderzoekers van de universiteit van Sydney ligt, hebben we over een paar jaar zelfs helemaal geen lithium meer nodig. Zij combineren de zwavel met natrium. Zwavel is een van de meest voorkomende stoffen op aarde, en voor natrium geldt hetzelfde. Natrium is zelfs in alle oceanen te vinden, namelijk als zeezout.
Het winnen van natrium en zwavel is veel eenvoudiger dan van lithium, kobalt, mangaan en nikkel. Zwavel is zelfs een bijproduct van de industrie en kost slechts 20 cent per kilo, terwijl het kobalt, mangaan en nikkel dat nu in li-ionbatterijen zit 20 euro per kilo kost. En voor de productie van zwavelbatterijen is veel minder energie nodig, tot wel 90 procent minder.
Minder energieverbruik en goedkopere grondstoffen resulteert in veel goedkopere batterijen. Nu kosten de goedkoopste batterijen zo'n 100 euro per kWh opslag, en dat zou volgens Theion moeten kunnen dalen naar 30 euro. Een elektrische auto met een batterij van 70 kWh wordt dan in één klap bijna 5000 euro goedkoper.
Eigenlijk lijken de batterijen te mooi om waar te zijn. Maar ze komen er toch echt aan. Het Duitse Theion zegt al komend jaar (2023) de eerste batterijen te leveren voor ruimtevaartuigen, en in 2024 moeten ze er zijn voor drones en elektrische luchttaxi's. Nog een jaar verder komt de massaproductie voor auto's op gang.
Een toepassing die mij erg aanspreekt is elektrisch vliegen. Daar is gewicht van het allergrootste belang.
De huidige batterijen leveren maximaal 350 Wh per kilo. Bij 450 Wh per kilo worden batterijen echt geschikt geacht voor de luchtvaart. Met 1000 Wh, oftewel 1 kWh, per kilo brengen de zwavelbatterijen het elektrisch vliegen dus ongetwijfeld snel naderbij. Dan kun je toestellen verwachten die met twintig passagiers van Amsterdam naar Rome vliegen, of met honderd inzittenden van Amsterdam naar Londen.
Ook in Nederland zijn rond batterijen veelbelovende ontwikkelingen gaande. Daar schreef ik eerder al over. Binnenkort hoop ik daar nog meer over te kunnen melden