Lithiumionbatterijen zijn niet meer weg te denken uit de samenleving, met bijna elke laptop of mobiele telefoon die op dit soort energiebronnen werkt. Helaas zijn deze batterijen niet erg milieuvriendelijk vanwege de giftige en ontvlambare organische elektrolyten en hoge productiekosten. Maar met de komst van aqueous rechargeable lithium-ion batteries (ARLB’s) lijkt voor dit soort problemen een oplossing te zijn gevonden.

Yining Ma en collega’s van het Jiangsu Police Institute en Xun Cao van Chinese Academy of Sciences in Shanghai zijn nu een stap dichter bij de realisatie van dit soort batterijen gekomen. Ze vonden dat het ammoniumvanadiumbrons – (NH₄)₂V₇O₁₆ – als anode materiaal in ARLB’s vele cycli mee kan gaan zonder veel capaciteit te verliezen. Vervingen ze de lithiumionen door natriumionen, dan was er zelfs helemaal geen capaciteitsverlies. De structuur van de (NH₄)₂V₇O₁₆ is ook bijzonder: kristallen in de vorm van micrometerskleine vierkantjes met een glad oppervlak.

Ma en collega’s ontwikkelden twee systemen met (NH₄)₂V₇O₁₆ als anode en verschillende, niet-toxische elektrolyten met steeds lithiummangaanoxide (LiMn₂O₄) als kathode. De elektrolyten bestonden ofwel uit 2 M Li₂SO₄, ofwel 1 M Na₂SO₄. De lithiumvariant behield 86 en 79% van diens capaciteit bij 100 en 300 mA∙g^-1 na vijfhonderd cycli, maar de natriumvariant behield zelfs zijn volledige capaciteit onder dezelfde condities. Dat lijkt dus veelbelovend.

Er is nog wel een kleine ‘maar’: de ontladingscapaciteit is nog niet ideaal. De onderzoekers vermoeden dat het komt door de relatief grote deeltjes (NH₄)₂V₇O₁₆ en diens redelijke maar niet fantastische elektrische geleiding. Ze denken dit wel op te kunnen lossen – in een vervolgstudie – door de microbakstenen om te zetten in nanodeeltjes.

_{Ma, Y. et al. (2021) Chem Eur J 27; doi.org/10.1002/chem.202101431}