Er is een snelle vooruitgang in batterijtechnologie, aangezien onderzoekers ernaar streven het volgende tijdperk van duurzame energieopslag te ontdekken. De ideale batterij moet een lange levensduur, een opmerkelijke energiecapaciteit en een gestroomlijnd productieproces hebben. Met dit in gedachten ontwikkelen ze natriumionbatterijen die hernieuwbare energiebronnen kunnen revolutioneren. Zout en biomassa uit de bosbouwsector vormen de grondstof voor deze batterijen.
Onderzoekers van de Chalmers Universiteit besloten natrium-ionbatterijen te bestuderen, die natrium in plaats van lithium gebruiken . In hun meest recente onderzoek voerden ze een uitgebreide levenscyclusanalyse van deze batterijen uit. De studie richtte zich op het analyseren van de algehele milieu- en grondstoffenimpact van de batterijen, van de winning van grondstoffen tot de laatste productiestappen. Ze ontdekten dat natrium-ionbatterijen dezelfde klimaatimpact hebben als lithium-ionbatterijen, maar zonder het risico op grondstoffentekorten.
Rickard Arvidsson , universitair hoofddocent Milieusysteemanalyse aan Chalmers, zegt: "We zijn tot de conclusie gekomen dat natrium-ionbatterijen veel beter zijn dan lithium-ionbatterijen wat betreft de impact op de schaarste aan minerale grondstoffen, en gelijkwaardig wat betreft de klimaatimpact. Afhankelijk van het scenario dat je bekijkt, komen ze uit op tussen de 60 en iets meer dan 100 kilogram CO2-equivalent per kilowattuur theoretische elektriciteitsopslagcapaciteit, wat lager is dan eerder gerapporteerd voor dit type natrium-ionbatterij. Het is duidelijk een veelbelovende technologie."
Daarnaast ontdekten de onderzoekers verschillende potentiële strategieën om de klimaatimpact verder te minimaliseren , waaronder de ontwikkeling van een milieuvriendelijker elektrolyt, waarvan is gebleken dat het een aanzienlijke bijdrage levert aan de totale impact van de batterij.
Over de studie
Deze studie analyseert de milieu- en grondstoffenimpact van twee typen natrium-ionbatterijcellen . De volledige levenscyclus van de batterijen, van de winning van de grondstoffen tot de productie van de cellen, wordt in beschouwing genomen. De studie richt zich op een functionele eenheid met een theoretische elektriciteitsopslagcapaciteit van 1 kWh op celniveau. Beide typen batterijcellen maken voornamelijk gebruik van gemakkelijk verkrijgbare grondstoffen.
De anode bestaat uit duurzaam koolstof, afkomstig van biobased lignine of fossiele brandstoffen. De kathode is samengesteld uit een speciaal mengsel , Pruisisch wit genaamd, bestaande uit natrium, ijzer, koolstof en stikstof. De elektrolyt bestaat uit een natriumzout , speciaal ontworpen voor toekomstige, grootschalige productie. Twee verschillende elektriciteitsmixen werden onderzocht, samen met twee verschillende methoden voor de toewijzing van grondstoffen en emissies.
- Eentje waarbij de effecten op het milieu en de hulpbronnen worden verdeeld over co-producten op basis van massa
- Een andere methode wijst alle impact toe aan het hoofdproduct, inclusief de natriumionbatterij, samen met de onderdelen en materialen.
Behoefte aan natrium-ionbatterijen
Professor Rickard Arvidsson zei: "De materialen die we in de batterijen van de toekomst gebruiken, zullen belangrijk zijn om de overstap naar hernieuwbare energie en een fossielvrij wagenpark mogelijk te maken."
Volgens de Critical Raw Materials Act van de Europese Commissie zal de vraag naar kritieke grondstoffen voor batterijen naar verwachting enorm stijgen. Dit is te verwachten omdat Europese landen in hoog tempo overschakelen op elektrische voertuigen en systemen voor hernieuwbare energie.
Natrium-ionbatterijen die hernieuwbare energiebronnen kunnen revolutioneren, omdat ze voldoen aan de eisen van de groene transitie, zullen een verhoogde lokale productie van batterijen vereisen. Het zal ook de vraag naar andere innovatieve fossielvrije technologieën en een constante aanvoer van grondstoffen doen toenemen. Deze productie brengt echter een aanzienlijk risico op verstoringen van de aanvoer met zich mee vanwege de beperkte bronnen van grondstoffen.
“Lithium-ionbatterijen worden wereldwijd een dominante technologie en zijn beter voor het klimaat dan fossiele brandstoffen, vooral in de transportsector. Maar lithium vormt een knelpunt. Je kunt lithiumbatterijen niet in hetzelfde tempo produceren als elektrische auto's, en de voorraden dreigen op de lange termijn uitgeput te raken. Bovendien is de winning van essentiële batterijcomponenten, zoals lithium en kobalt, voornamelijk geconcentreerd op een beperkt aantal locaties wereldwijd. Deze concentratie vormt een aanzienlijke bedreiging voor de algehele levering,” voegde prof. Rickard eraan toe.
Bron : Efficiënt gebruik van hulpbronnen en klimaatvriendelijk met natrium-ionbatterijen
