Lithium in accu's

Alternatieven voor lithium

De toepassing van lithium in accu's heeft voordelen waar we tot op de dag van vandaag de vruchten van plukken. Toch wordt er al geruime tijd gewerkt aan alternatieven voor lithium. Lithium is weliswaar niet zeldzaam, maar er zijn geen oneindige voorraden van en de vraag gaat in de komende jaren alleen maar stijgen. Bovendien gaat de winning van het metaal gepaard met negatieve gevolgen voor mens en milieu.

Natrium is een goed alternatief waar veel onderzoek naar wordt gedaan. Zowel lithium als natrium koppelen een enkel elektron aan zich. Dat betekent dat het dezelfde hoeveelheid energie geeft als je net zoveel natriumatomen als lithiumatomen in een accu stopt. Het probleem is dat een natriumatoom veel groter is en dus lastiger is om door een structuur heen te krijgen. Ook daar wordt onderzoek naar gedaan. Er zijn materialen met structuren die redelijk geschikt voor natrium zijn en dus potentie hebben, maar er zijn volgens Huijben momenteel nog te weinig materialen die goed als een accu werken.

Natrium-ion CATL — De eerste generatie natrium-ionaccu van de Chinese accufabrikant CATL wordt vanaf 2023 geproduceerd.

"Het grote voordeel is dat je natrium overal vandaan kan halen", zegt Huijben. "Het komt bijvoorbeeld uit zout en zeewater. Dus wat duurzaamheid en circulariteit betreft is natrium veel interessanter. Als het eenmaal goed werkt, moet je wel onderzoeken wat de levensduur van zo'n batterij is en of er degradatie optreedt. Dat wordt steeds beter, maar was gedurende langere tijd een probleem. Lithium is namelijk heel reactief, maar natrium ook. Natrium met water, daar moet je mee oppassen. Er worden wel stappen gezet om natrium beter werkbaar te krijgen als alternatief voor lithium." Natrium is volgens Huijben naar verwachting ook goed te combineren met nikkelniobaat.

Een ander alternatief voor lithium is calcium. Ook dit atoom is groter dan lithium en heeft ongeveer hetzelfde probleem als natrium, maar calcium heeft een 'geheim' wapen: het element kan twee keer zoveel elektronen leveren als lithium of natrium. Er kan dus sprake zijn van een verdubbeling van de energie. Dit geldt ook voor magnesium. Het lastige bij deze elementen is dat ze gemakkelijker verbindingen aangaan met andere atomen. "Als je calcium in een structuur krijgt, is het lastiger het er ook weer gemakkelijk uit te krijgen, want je moet dan verbindingen verbreken en dat kost energie", licht Huijben toe.

Volgens Huijben wordt er genoeg onderzoek naar calcium gedaan, want het heeft veel potentie. Een verdubbeling van de energie en een minder problematische winning betekent een win-win-situatie. Huijben zegt dat we dit al tientallen jaren weten, maar dat we desondanks nog steeds van lithium afhankelijk zijn, omdat de alternatieven nog niet op niveau presteren. Dat leidt tot een vrij ontnuchterende conclusie bij Huijben: "Er wordt vaak genoeg gezegd dat we van het lithium af moeten, maar we hebben op dit moment niet zomaar een vervanger. De stap dat we van lithium afscheid nemen, krijgen we in de komende jaren niet voor elkaar."