Met een nieuw ontwikkeld elektrolyt kun je calciumbatterijen vervaardigen die bij kamertemperatuur op te laden zijn. Dat is een mooi alternatief voor de lithiumionbatterij, aldus een artikel in Energy & Environmental Science.

Hoewel de lithiumionbatterij (LIB) de Nobelprijs voor de chemie dik verdiend heeft, zijn er toch gebieden waar het minder scoort. Lithium blijft een reactief element en door de steeds grotere vraag naar LIB-houdende apparaten en voertuigen gaat de prijs ook omhoog. Een andere mogelijkheid vind je in meer voorkomende en meerwaardige kationen als magnesium en calcium. Die kunnen respectievelijk drie en twee elektronen afstaan, zijn volop aanwezig in de aardkorst en veiliger.

Het probleem met magnesium en calcium is echter dat je hoge temperaturen nodig hebt om ze weer op te laden. Eerder schreven we al over het nut dat calcium in energieopslag kan hebben wanneer je het in vloeibare vorm gebruikt. Je moet het systeem dan wel tot 550 °C verwarmen, wil je het vloeibaar krijgen. Die temperatuur sluit gebruik in huis-, tuin- en keukenapparatuur natuurlijk uit.

Zhenyou Li, Zhirong Zhao-Karger en collega’s van het Karlsruhe Insitute of Technology en Helmholtz Institute Ulm Electrochemical Energy Storage hebben nu een elektrolyt ontwikkeld die een calciumbatterij mogelijk maakt die werkt bij kamertemperatuur. Het gaat om calcium tetrakis(hexafluoroisopropyloxy)borate, kortweg Ca[B(hfip)₄]₂. Dit materiaal heeft als voordeel, ten opzichte van eerdere materialen als Ca(BH₂)₄, dat het stabieler is en bij veel lagere temperaturen werkt.

Het elektrolyt zelf is chemisch gezien makkelijk te maken: laat Ca(BH₄)₂ refluxen met hexafluoroisopropanol in dimethoxyethaan (DME) en na vier uur heb je je product waar je je oplosmiddel aan toevoegt. Het is ongevoelig voor water en lucht en stabiel tot een temperatuur van zo’n 120 °C.

Voor dit elektrolyt gebruikten de onderzoekers DME als oplosmiddel, maar ze laten in de publicatie weten dat je nog flink kunt en moet variëren in oplosmiddel, additieven en concentratie om de ideale batterij te krijgen. Dit onderzoek is in ieder geval een veelbelovende basis om op voort te borduren.