Ook batterij voor hoortoestel is straks oplaadbaar

Batterijen Voor het type batterij dat in veel hoortoestellen zit, bestond nog geen oplaadbare variant. Met een nieuwe vondst zou dat wel kunnen.

Batterijen in hoortoestellen moeten heel langzaam ontladen.
Batterijen in hoortoestellen moeten heel langzaam ontladen. Foto Alamy

In hoortoestellen zit vaak een zink-luchtbatterij. Voor gebruik moet er een plastic lipje van de knoopcel getrokken worden, dan pas werkt hij. Eén kant van de batterij is poreus, waardoor lucht naar binnen kan dat reageert met het zink. Door die reactie gaat een stroom lopen.

Een oplaadbare variant van zulke batterijen bestond nog niet, de reactie in de batterij is onomkeerbaar. Onderzoekers van de universiteit van Münster is het met een nieuwe chemische samenstelling nu wel gelukt om een zink-luchtbatterij oplaadbaar te maken, schreven zij vorige week in Science.

De zink-luchtbatterij hoort bij een familie van batterijen waarin een metaal reageert met lucht – behalve zink kunnen dat ook magnesium, lithium of aluminium zijn. Zink-luchtbatterijen hebben per gram een hoge energie-inhoud, maar ze leveren weinig vermogen. Dat maakt dat ze alleen voor toepassingen gebruikt worden waar een klein stroompje voldoende is en een klein formaat batterij gewenst is, in medische hulpmiddelen zoals hoortoestellen of in speelgoed bijvoorbeeld.

Carbonaten en dendrieten

De twee polen van een gewone zink-luchtbatterij zijn verbonden door elektrolyt, een gel-achtige vloeistof. In de elektrolyt vindt een reactie plaats waarbij carbonaten en dendrieten worden gevormd. De carbonaten blokkeren uiteindelijk de metalen pool, en de dendrieten vormen stekelige structuren in het elektrolyt waardoor er geen reactie meer kan plaatsvinden.

De onderzoekers hebben deze problemen aangepakt door de samenstelling van de elektrolyt aan te passen. Hun elektrolyt bestaat uit een waterig zinksulfaat met een neutrale zuurgraad, anders dan het tot nu toe gebruikte elektrolyt dat een heel hoge zuurgraad heeft. Hierin bleken geen carbonaten en dendrieten te vormen. De elektroden aan de polen worden beschermd door een waterafstotend laagje. In de elektrolyt vormt zich tijdens het ontladen wel zinkperoxide, maar dit verdwijnt weer tijdens het opladen. De zink-luchtbatterij bleef 1.600 uur stabiel werken.

„Dit onderzoek is een mooie stap”, zegt Petra de Jongh, hoogleraar chemie aan de Universiteit Utrecht. „Ze hebben milde chemie gekozen en ze hebben de truc toegepast om hem niet helemaal te laten ontladen. Dat wordt ook bij andere typen batterijen gebruikt om hem beter oplaadbaar te maken. Tesla raadt ook aan niet meer dan 60 procent van de totale capaciteit van de batterij te gebruiken.”

„Een kanttekening is wel dat er bijna twee keer zo veel energie ingestopt moet worden dan eruit komt om hem weer helemaal opgeladen te krijgen”, zegt de Jongh. De laadefficiëntie is 55 procent. Dat is relatief laag, bij lithium-ionbatterijen kun je 99 procent halen.

Niet geschikt voor auto

In het onderzoek worden de zink-luchtbatterijen heel langzaam ontladen en opgeladen, in totaal duurt de cyclus 20 uur. „Het is niet voor niks dat deze batterijen gebruikt worden voor hoortoestellen, waar langzaam ontladen heel handig is. Voor een elektrische auto zal deze techniek niet geschikt zijn”, zegt De Jongh. „Daar moet je snel kunnen op- en ontladen.”

„Dat wil niet zeggen dat deze vondst niet interessant is, er zijn genoeg toepassingen te bedenken waarvoor dat minder een probleem is”, zegt De Jongh. Voor het bufferen van wind- en zonne-energie in grote stilstaande batterijen kan het handig zijn. „Daarvoor zijn vooral de kosten enorm belangrijk, al kan ik op basis hiervan niet voorspellen of die heel laag zullen zijn. Wil je het daarvoor gaan gebruiken dan moet de laadefficiëntie wel omhoog. Maar die kan zeker beter worden, dit is het allereerste bewijs van kunnen.”