Onderzoekers hebben een batterijtechnologie nieuw leven ingeblazen, ontwikkeld door Thomas Edison, niet voor auto’s zoals hij zich ooit voor ogen had, maar voor het stabiliseren van hernieuwbare energiebronnen. Een nieuw prototype, beschreven in het tijdschrift Small, demonstreert een nikkel-ijzerbatterij die binnen enkele seconden kan worden opgeladen en bij dagelijks gebruik meer dan 30 jaar meegaat: meer dan 12.000 cycli.
Het vroege elektrische tijdperk en de visie van Edison
Elektrische voertuigen waren geen moderne uitvinding. Tegen 1900 waren er in de Verenigde Staten meer elektrisch-hybride auto’s dan benzinemodellen. Edison patenteerde zelf in 1901 een loodzuur-autoaccu, waarmee hij bijna de weg vrijmaakte voor een 20e eeuw die door elektriciteit werd aangedreven. De hogere kosten en het beperkte bereik (ongeveer 30 mijl) waren uiteindelijk echter in het voordeel van de verbrandingsmotor. De daaropvolgende pogingen van Edison om een nikkel-ijzer-opvolger te ontwikkelen, zijn nooit volledig uitgekomen.
De nieuwe krachtpatser van hernieuwbare energie
Nu de klimaatverandering de verschuiving naar hernieuwbare energie stimuleert, beleeft het verlaten concept van Edison een opleving. Lithium-ionbatterijen domineren de markt, maar nikkel-ijzer biedt voordelen voor energieopslag op netschaal. Onderzoekers van UCLA hebben ontdekt dat de technologie uitblinkt in omgevingen waar snel opladen en een lange levensduur van cruciaal belang zijn, zoals zonneparken en datacenters.
Biomimicry op nanoschaal
De doorbraak is afhankelijk van een bio-geïnspireerde aanpak. Het team, onder leiding van Maher El-Kady en Ric Kaner, liet zich inspireren door de manier waarop botten en schelpen worden gevormd: eiwitten begeleiden de rangschikking van mineralen om sterke maar toch flexibele structuren te creëren. Ze pasten dit principe aan door eiwitten te gebruiken die afkomstig zijn van bijproducten van de rundvleesverwerking, versterkt met grafeenoxide, om nikkel- en ijzeratomen te ondersteunen.
Het proces omvat het verwarmen van het materiaal om zuurstof uit het grafeenoxide te verwijderen, waardoor de metaalclusters worden ingebed in een bijna 99% met lucht gevulde aerogel. Dit vergroot het oppervlak dramatisch, waardoor sneller opladen, hogere efficiëntie en grotere opslagcapaciteit mogelijk zijn. Zoals El-Kady uitlegt: “bijna elk afzonderlijk atoom kan deelnemen aan de reactie” op dit nanoschaalniveau.
Voorbij lithium: een duurzaam alternatief
De nieuwe nikkel-ijzerbatterij komt qua energiedichtheid voor voertuigen nog niet overeen met lithium-ion. Maar het snelle opladen, de lange levensduur en de afhankelijkheid van overvloedige materialen – waarbij zeldzame aardmetalen worden vermeden – maken hem ideaal voor het stabiliseren van hernieuwbare energienetwerken. De batterij kan overdag snel overtollige zonne-energie absorberen en ‘s nachts vrijgeven, of back-upstroom leveren voor kritieke infrastructuur.
Deze innovatie vertegenwoordigt meer dan alleen een scheikundig experiment. Het is een demonstratie dat over het hoofd geziene technologieën nieuw leven kunnen vinden in evoluerende energielandschappen. De eenvoud van het proces – het mengen van gemakkelijk verkrijgbare ingrediënten en het toepassen van warmte – suggereert dat deze vergeten batterij binnenkort een duurzamere toekomst kan aandrijven.
