Tin op houtvezel is een prima anode voor een natrium-ionaccu. Verwacht geen topprestaties maar voor goedkope opslag van grote hoeveelheden elektriciteit is het ideaal, schrijven onderzoekers van de University of Maryland in Nano Letters.

Bij het opladen van zo’n Na-ionaccu moeten Na⁺-ionen via een vloeibaar elektrolyt (water, dus) naar de anode migreren en daarin opgaan. Een tin-anode verandert dan, in stapjes, uiteindelijk in Na₁₅Sn₄. Het volume daarvan is 420 procent groter dan dat van het originele tin, en daarin zit het probleem: alle tot nu toe bedachte anodes werkten zichzelf na een stuk of 20 laadcycli uit elkaar.

Niet die houtvezel. Die is door de natuur ontworpen om water met ionen te transporteren, om een deel daarvan via poriën aan de omgeving af te staan, en om flexibel te zijn. Coat je zo’n vezel van buiten met een 50 nm dik laagje tin, dan kun je hem gebruiken als anode. Wanneer het tin uitzet zal het oppervlak sterk gaan rimpelen, maar daar kan een houtvezel prima tegen. De proef-accu was na 400 cycli nog heel.

Het inwendige van de houtvezel dient tevens als elektrolyt-reservoir. En een extra voordeel is dat de natriumionen zowel van buiten als van binnen (via de poriën) de tinlaag kunnen bereiken, wat de nogal trage kinetiek van het absorptieproces een beetje versnelt.

Voor het coaten behandel je de houtvezels eerst met een oplossing van koolstofnanobuisjes, zodat ze enigszins geleidend worden. Via elektrodepositie kun je het oppervlak daarna vertinnen.

Eerste auteur Hongli Zhu legt het voor de camera uit:

Als energiedichtheid geven de bedenkers iets van 300 mAh/g op. De nieuwste lithium-ionaccu’s presteren beduidend beter. Maar natrium, tin en hout zijn vele malen goedkoper en ‘groener’ dan lithium. De onderzoekers stellen dan ook voor om dit principe te gebruiken voor ongekend grote accu’s die je inzet als buffer in het elektriciteitsnet.

bron: Nano Letters, University of Maryland