Innovatie / Batterijen: Kobalt vervangen door mangaan en andere elementen?

Een team van Amerikaanse wetenschappers heeft een batterij bedacht die niet langer kobalt gebruikt om haar stabiliteit en lange levensduur te garanderen. Kobalt is steeds zeldzamer, het is duur en de ontginning ervan gebeurt soms op erg milieuonvriendelijke wijze. Kobalt is doorgaans een bijproduct van de winning van koper en nikkel, maar meer dan 50 procent van de wereldwijde productie komt uit Congo, waar het met de hand wordt opgegraven, vaak door kinderen.

Ander materiaal

De onderzoekers van de universiteit van Berkeley in Californië hebben het kobalt in hun batterij vervangen door mangaan en andere metalen. De energiedichtheid van de kathodes zou er met liefst 50 procent op vooruitgaan in een lithiumbatterij. Dat de studieresultaten zijn verschenen in het tijdschrift Nature, maakt ze zeer geloofwaardig.

Chemie met mangaan

Ingenieur Gerbrand Cedar van de universiteit van Berkeley verklaart: “Voor het eerst hebben we een goedkoop element gevonden dat elektronen kan uitwisselen binnen een batterij. In de huidige generatie batterijen worden de lithium-ionen opgeslagen op de kathode (de negatieve pool), die een gelaagde structuur heeft. Kobalt is daar onmisbaar, want het houdt deze structuur in stand en draagt bij aan de goede stroomgeleiding”. Maar Cedar heeft ontdekt dat de kathodes ook een erg hoge energiedichtheid kunnen halen zonder deze lagenstructuur. Uit zijn studies blijkt dat mangaan, een goedkoop en alomtegenwoordig element, daar erg geschikt voor is.

Kobaltgebruik beperken

Volgens Cedar kan zijn ontdekking de kobaltafhankelijkheid sterk beperken. “We hebben gewerkt met diverse elementen uit het periodieke systeem. Dankzij een bepaald procedé konden de onderzoekers een grote hoeveelheid mangaan gebruiken in de kathodes, waardoor die ook meer lithium-ionen bevatten”. De technologie moet weliswaar nog worden bewezen en getest, maar ze belooft toch een betekenisvolle vooruitgang omdat ze aantoont dat we alle elementen van het periodieke systeem kunnen gebruiken en dat de gelaagde kathodenstructuur niet noodzakelijk is.