Met een metastabiele vorm van vanadiumpentoxide als kathode kun je magnesium-ionaccu’s maken die veiliger en duurzamer zijn dan de huidige lithiumbatterijen en nog beter presteren ook. Dat belooft althans de Texaanse vorser Sarbajit Banerjee in het tijdschrift Chem.

Die magnesium-ionaccu is in de jaren 90 eventjes hot geweest. Anders dan lithium vormt magnesium geen dendrieten die de accu uiteindelijk kunnen kortsluiten. Het metaal is dusdanig ruim voorhanden dat je voorlopig niet echt bang hoeft te zijn voor schaarste. En omdat magnesium tweewaardige ionen vormt, is de capaciteit van de accu haast per definitie hoger dan wanneer je met éénwaardige lithiumionen werkt.

Probleem was tot nu toe alleen dat je voor lithium-ionaccu’s wél geschikte kathodematerialen had en voor magnesium-ionaccu’s niet. Zulke kathodes werken met intercalatie: tijdens het ontladen worden ionen opgenomen in de structuur, en bij het laden worden ze daar weer uit gedrukt. Maar juist door de extra lading blijft Mg²⁺ nogal gemakkelijk plakken, wat ten koste gaat van de capaciteit van de accu.

Banerjee claimt nu dat het wel lukt met zèta-V₂O₅, een bij kamertemperatuur metastabiele kristalvorm. Mg²⁺ past daar wel in, maar hecht lang niet zo stevig als in de stabiele alfa-V₂O₅-structuur waar men in de jaren 90 de kathodes van probeerde te maken.

Het levert een accu op die na 100 laadcycli nog een electrochemische capaciteit van 90 mAh/g bezit, bij een spanning van 1,65 V. De anode maak je daarbij helemaal van magnesium, dat bij het ontladen Mg²⁺-ionen genereert.

Opvallend genoeg vroegen Toyota-onderzoekers twee jaar geleden al octrooi aan op een kathode met metastabiel V₂O_5. Maar zij meenden er ook nog oxides van P, B, Si, Ge of Mo doorheen te moeten mengen voor het gewenste effect. Kennelijk kan het dus ook minder ingewikkeld.

bron: Texas A&M University