Onderzoekers uit de VS presenteren een werkende accu gebaseerd op calciumionen als vervanger voor lithium, blijkt uit een publicatie in Chemistry of Materials.

Enige tijd geleden zagen wij al magnesium als vervanger en daar komt calcium nu bij. De groep van Brian J. Ingram van het Argonne National Laboratory presenteert een accu met calciumionen als droog elektrolyt. Als kathode gebruiken zij mangaanhexacyanoferraat, ‘MFCN’, en de anode is van tin.

MFCN is afgeleid van ijzerhexacyanoferraat, beter bekend als Pruisisch blauw. Van Pruisisch blauw is bekend dat het goed in staat is natriumionen op te vangen maar het werkt alleen in waterige oplossingen. In droge niet-waterige oplossingen is nooit waargenomen dat het magnesium- of calciumionen kan opvangen, terwijl dat wel nodig is voor een accu met hoog rendement. De groep van Ingram vangt met MFCN omkeerbaar calciumionen op in een droog milieu.

De onderzoekers monitoren de cel via XANES en zien hierbij dat het calcium het mangaan daadwerkelijk oxideert, en dat er daadwerkelijk elektronen bewegen. Diffractiemetingen met röntgenstralen uit een synchrotron laten zien dat de structuur van het MFCN verandert gedurende het gebruik. Dit door uitwisseling van ionen in het MFCN.

Een hogere capaciteit valt te bereiken door de anode te vervangen door metallisch calcium maar tot nu toe is er geen elektrolyt bekend dat op een efficiënte manier calcium kan uitwisselen op zo’n anode.

Calcium en magnesium zijn interessant als alternatief voor lithium omdat deze metalen goedkoper zijn en minder brandgevaarlijk dan metallisch lithium. Bovendien is er een hogere capaciteit mogelijk doordat calcium en magnesium tweewaardige ionen zijn en lithium eenwaardig.

Bron: Argonne National Laboratory