Natrium batterijen

Een nieuwe verschijning in 2025 zijn de natrium oplaadbare batterijen. Ze bestaan zowel uit individuele cellen (3V spanning) als in 12V batterijen met 4 elementen.

De eerste natrium-ionbatterijen werden gelijktijdig met lithium-ionbatterijen ontwikkeld, maar onderzoekers richtten zich al snel op lithium-ionbatterijen vanwege hun betere eigenschappen. Natrium-ionbatterijen hebben echter ook hun voordelen: ze gebruiken geen lithium, maar natrium, dat veel gemakkelijker verkrijgbaar en minstens tien keer goedkoper is dan lithium.

Het lithium ion wordt vervangen door het natrium-ion

De kathode (positieve pool) van de batterij bestaat uit metaaloxiden die de opname van natriumionen mogelijk maken. Dit zijn niet dezelfde chemische elementen als in lithiumbatterijen, waarvan de ionen kleiner zijn. Er zijn verschillende samenstellingen mogelijk, elk met andere eigenschappen. Voor de anode wordt over het algemeen hard koolstof gebruikt. De elektrolyt is een natriumzout.

Omdat het natriumion groter is dan het lithiumion, zal de energie die per gewichts- en volume-eenheid kan worden opgeslagen altijd lager zijn dan bij een lithiumbatterij. De batterijcapaciteit is momenteel lager dan die van een LFP-batterij (lithiumijzerfosfaat batterij), maar dit is een recente technologie en de ontwikkeling ervan is nog gaande. Natriumbatterijen worden vaak vergeleken met LFP-batterijen omdat ze vrij vergelijkbare eigenschappen hebben. Ze worden beide als 12V batterijpacks aangeboden.

Vroegere batterijen waren niet erg stabiel omdat de elektroden uiteindelijk beschadigd raakten door de opname van natriumionen, maar dit probleem is opgelost en het aantal laadcycli dat een dergelijke batterij kan bereiken, evenaart of overtreft nu zelfs dat van LFP-batterijen, terwijl ze ook veel bredere werkingslimieten (toegestane spanningen en temperaturen) hebben.

Natriumbatterijen kunnen op vrijwel dezelfde manier worden geproduceerd als lithiumbatterijen, alleen de gebruikte chemische samenstelling (grondstoffen) verschilt. De kosten voor het aanpassen van een productie-eenheid bedragen 10% van de kosten voor het opzetten van een nieuwe productie-eenheid. Overstappen van het ene batterijtype naar het andere is daarom vrij eenvoudig.

Variabele spanning

Een nadeel is dat systemen die deze batterijen gebruiken, moeten kunnen werken met een variabele spanning: de spanning van een 4-cellige batterij varieert van 8V (leeg) tot 16V (volledig opgeladen). Zonnepanelensystemen die ontworpen zijn voor LFP-batterijen kunnen over het algemeen wel gebruikt worden, maar de nominale capaciteit wordt niet bereikt als de laadspanning niet hoger gaat dan 14,8V.

Een voordeel is dat het vrij eenvoudig is om de laadtoestand van de batterij te schatten door de spanning te meten, omdat er geen plateau is waar de spanning praktisch constant blijft tussen 20% en 80% lading. In dit opzicht zijn natriumbatterijen vergelijkbaar met loodzuurbatterijen.

Een ander, minder voor de hand liggend maar cruciaal voordeel is dat cel-egalisatie gemakkelijker is, omdat een meer geladen cel een hogere spanning heeft. Bij een LFP-batterij kan ladingsegalisatie pas aan het einde van de laadcyclus plaatsvinden, wanneer de batterij voor meer dan 80% is opgeladen. Een LFP-batterij die zelden tot 100% wordt opgeladen, raakt na verloop van tijd uit balans, met een afname van de bruikbare capaciteit: ik heb dit zelf ondervonden. Dit is vooral het geval als de egalisatieschakeling te beperkt werkt.

Vergelijking van LFP- en natriumbatterijen

De technologie van natriumbatterijen is in constante evolutie en er worden verdere verbeteringen verwacht (met name een toename van de capaciteit). Het aantal laad-/ontlaadcycli dat deze batterijen kunnen doorstaan, is al vergelijkbaar met dat van LFP-batterijen.

Wetenschappers zijn het nog niet eens over één specifieke chemische samenstelling voor NiB-batterijen, en dit zou de acceptatie van natiumbatterijen kunnen beperken. De spanning en eigenschappen variëren enigszins afhankelijk van het type elektrode dat wordt gebruikt.

Natriumtechnologie is zeer recent en de productie staat nog maar aan het begin. Begin 2026 vond ik alleen Chinese verkopers (Alibaba, AliExpress, enz.) die volstrekt onbetrouwbaar zijn; ik zou daar nooit batterijen kopen.

Natriumbatterijen zitten qua gewicht en volume per beschikbare kWh tussen loodzuur- en LFP-batterijen in. Deze batterijen zullen altijd zwaarder zijn dan lithiumbatterijen (het natriumatoom is groter en daardoor zwaarder per ladingseenheid).

Hoewel de grondstoffen voor de productie van natriumbatterijen goedkoper zijn dan voor lithiumbatterijen, is er nog steeds een prijsverschil dat nadelig is voor natriumbatterijen (anno 2026). Dit geldt met name voor de accu's zelf, die zelfs duurder zijn dan LFP-accu's! We zullen moeten wachten op een hogere productie om een prijsverandering te zien.

Voorlopig is het het beste om geen natrium-ion-accu's te kopen totdat de technologie volledig is ontwikkeld. Het is vooral belangrijk om feedback af te wachten na een aantal jaren daadwerkelijk gebruik. Het is mogelijk dat als de prijs van LFP batterijen laag blijft (wat in 2026 het geval is), de natriumbatterijen nooit echt zullen doorbreken.

Sommige natriumaccu's zijn specifiek ontworpen als startaccu's voor voertuigen (zeer weinig LFP-accu's kunnen een stroom leveren van meer dan 1C). Een reden hiervoor is dat een accu niet mag uitschakelen tijdens het laden of ontladen, in tegenstelling tot het BMS (Battery Management System) van een lithiumaccu, dat de cellen beschermt. Het is illegaal om een BMS te hebben dat de accu uitschakelt: het voertuig zou dan plotseling onbestuurbaar worden. Dit is de reden waarom LFP-accu's nog steeds niet als hoofdaccu in auto's worden gebruikt.

Natriumaccu's zijn beter bestand tegen verkeerd gebruik en kunnen worden ontladen tot 0V. Met een laadspanning van 14,4 V (de normale laadspanning in een auto) is de natriumbatterij nog niet volledig opgeladen. Daarom is een BMS-module die de batterij uitschakelt niet nodig. Een laadvereffeningscircuit wordt echter nog steeds aanbevolen.

Natriumbatterijen kunnen werken in een breed temperatuurbereik (tot -40 °C, terwijl lithiumbatterijen beperkt zijn tot -20 °C). Dit is hier geen probleem, maar wel in Groenland (Groenland is een "hot topic" in 2026).

-