Een team van de Universiteit van Flinders in Australië heeft een watergebaseerde zink-iodide batterij ontwikkeld die meer dan 60.000 laad- en ontlaadcycli kan doorstaan in laboratoriumomstandigheden. In een van de geteste configuraties kon de cel ongeveer in drie minuten worden geladen, met een capaciteit van circa 150 mAh/g. Deze cijfers vallen op vanwege hun langdurigheid, hoewel ze nog steeds afkomstig zijn uit een experimentele technologie en geen commerciële batterij vertegenwoordigen.
De kernpunten van de zink-iodide batterij in 20 seconden
- De experimentele cel onder bepaalde laboratoriumomstandigheden meer dan 60.000 cycli doorstaan.
- Kan in ongeveer drie minuten volledig worden geladen in de meest duurzame testconfiguratie.
- Gebruikmaakt van een op cyclodextrines gebaseerd polymeermateriaal om de degradatie van het iodomengsel te beheersen.
- Het waterige elektrolyt voorkomt het gebruik van brandbare organische oplosmiddelen die typisch zijn voor lithium-ionbatterijen.
Het onderzoek is gepubliceerd op 13 augustus 2026 in Angewandte Chemie International Edition, geleid door onderzoekers Shangxu Jiang en Zhipeng Pei. De Universiteit van Flinders heeft ook bevestigd dat het team samenwerkt met de industrie om een prototypenplatform te ontwikkelen dat de weg kan effenen naar schaalvergroting.
Deze studie is vooral relevant voor stationair energieopslag. Bij toepassingen zoals netwerken, zonne-energie-installaties of windparken kunnen factoren als veiligheid, materiaalkosten en het aantal cycli net zo belangrijk zijn als het maximaliseren van de energiedichtheid.
60.000 cycli, maar wat betekent die cijferexact?
Praten over een batterij die 60.000 cycli kan doorstaan, kan de indruk wekken dat het bijvoorbeeld een elektrische auto- of telefoontbattery betreft die bijna nooit vervangen hoeft te worden. Dat is niet wat het onderzoek aantoont.
De onderzoekers hebben gewerkt met experimentele cellen onder diverse laadcondities.
In één configuratie werkte de batterij ongeveer tussen 1,3 en 1,4 volt, behaalde hij circa 200 mAh/g en kon hij meer dan 8.000 cycli doorstaan bij volledige laadbeurten van ongeveer zeven minuten.
Na deze test verhoogden ze de laad-snelheid. Met een volledige lading in ongeveer drie minuten bleef de capaciteit rond de 150 mAh/g, terwijl de cel alsnog meer dan 60.000 cycli kon doorstaan.
Dit benadrukt dat de maximale capaciteit, levensduur en laadsnelheid niet per definitie gelijktijdig bereikt worden onder dezelfde omstandigheden.
Het wetenschappelijke artikel vermeldt capaciteiten tot 205 mAh/g door het opslagmechanisme van twee elektronen (2e) en tot 365 mAh/g via een vier-elektronenmechanisme (4e). De degradatie per cyclus wordt door de onderzoekers geschat op tussen 0,0001 % en 0,0003 %, afhankelijk van de configuratie.
Het zou dus overdreven zijn deze batterij meteen een “eeuwige” te noemen. Wat wel zeker is, is dat een experimentele chemie op basis van zink-iodide tientallen duizenden cycli stabiel kan blijven in gecontroleerde omstandigheden — een belangrijke aanwijzing voor een nog in ontwikkeling zijnde technologie.
Een «moleculaire kooi» om te voorkomen dat het jodium ontsnapt
De lange levensduur wordt vooral mogelijk gemaakt door een oplossing voor een bekend probleem bij watergebaseerde zink-iodide batterijen.
Tijdens gebruik ontstaan polijodide-species die kunnen migreren van de kathode naar andere delen van de cel.
Dit fenomeen, vaak het shuttling effect genoemd, leidt tot verlies van actief materiaal, zelfontlading en een geleidelijke achteruitgang van prestaties.
De onderzoekers hebben dit aangepakt door een químische strategie te gebruiken die werkt op basis van een gastheer-schema.
Ze ontwikkelden een netwerk van polycyclodextrinen (polyCD). Cyclodextrines zijn oligosacchariden met een macroscopische structuur die een interne holte bevat, en die afgeleid kunnen zijn van zetmeel.
Kort gezegd functioneren ze als kleine kooien die bepaalde moleculen kunnen huisvesten.
De sleutel ligt in het vinden van een balans: de jodiumdeeltjes moeten voldoende worden gevangen om migratie te voorkomen, maar niet zo sterk dat ze de elektrochemische reacties die nodig zijn voor energie-opslag en -vrijgave belemmeren.
Experimenten en simulaties wijzen op β-cyclodextrine als de meest geschikte keuze, vanwege de afmetingen van de holte en de matige affiniteit met polihalogeniden.
Een te zwakke binding zou het shuttling-effect niet afremmen, terwijl een te sterke binding het functioneren van de batterij zelf zou kunnen belemmeren.
Daarnaast heeft de studie gekeken naar het gebruik van andere halogenen. Het toevoegen van bromide-ionen (Br−) verbeterde de binding met bepaalde positieve jodiumdeeltjes en verminderde hun hydrolyse, in vergelijking met chloride. Deze chemische kennis is cruciaal om de vier-elektronencapaciteit (4e) en hogere laadvolumes te bereiken.
Water beïnvloedt ook de veiligheid van de batterij
Een andere belangrijke eigenschap zit in het woord “watergebaseerd”.
Veel commerciële lithium-ionbatterijen gebruiken brandbare organische elektrolyten. Bij beschadiging of hoge temperaturen kan een thermische runaway optreden, wat gevaarlijke situaties veroorzaakt en beschermingsmechanismen vereist in voertuigen, elektronische apparaten en grote opslagsystemen.
Waterige batterijen gebruiken een elektrolyt die voornamelijk uit water bestaat.
Dit biedt mogelijk een veiligheidsvoordeel boven sommige lithium-chemieën met organische, brandbare elektrolyten, vooral bij vaste installaties voor grootschalige energieopslag.
Het betekent echter niet dat watergebaseerde batterijen automatisch veilig zijn of niet kunnen ontploffen. Een complete commerciële batterij bevat materialen, elektrische verbindingen en energiesystemen met risico’s die tijdens ontwikkeling en certificatie zorgvuldig geëvalueerd moeten worden.
De materiaalkeuze is ook aantrekkelijk om een andere reden.
Het polypèreleen dat de onderzoekers gebruikten, is afgeleid van goedkope en biologisch afbreekbare oligosacchariden. Het zink-element is in industriële toepassingen wijdverspreid en heeft een andere toeleveringsketen dan lithium.
Australië heeft een bijzonder belang bij deze chemie, aangezien het naar schatting tussen de 20 % en 28 % van de wereldwijde zinkreserves bezit, wat kan zorgen voor een lokale industrie rondom energieopslag met zink.
Het eerste doel: energie opslaan, niet het vervangen van lithium in mobiele telefoons
De volgende uitdaging is veel complexer: opschalen van de technologie.
Een chemie die in kleine laboratoriumcellen goed functioneert, garandeert niet automatisch dat die eigenschappen behouden blijven wanneer je het naar grootschalige modules brengt met honderden of duizenden cellen.
Daarnaast moeten factoren zoals systeemdichtheid, stabiliteit van het zink-anode, operationele temperatuur, zelfontlading, industriële productie, recycling en kosten per kWh worden bestudeerd.
Momenteel beschouwen de onderzoekers energieopslag op grote schaal als een van de belangrijkste toepassingen voor deze technologie.
Zhongfan Jia, hoofddocent aan de Universiteit van Flinders, legt uit dat watergebaseerde zink-iodide batterijen een veelbelovende optie worden voor dergelijke toepassingen, en bevestigt dat het team samenwerkt met de industrie om een prototypenplatform op te zetten.
Hier kunnen de 60.000 cycli vooral aantrekkelijk worden, omdat een installatie gekoppeld aan zonne- of windenergie met regelmaat kan worden opgeladen en ontladen over vele jaren. Als een technologie een lange levensduur combineert met relatief betaalbare materialen en een lagere afhankelijkheid van brandbare elektrolyten, kan deze een eigen markt vinden, ook al biedt hij niet de hoogste energiedichtheid van de beste lithiumbatterijen.
De onderzoekers bij Flinders moeten nog bewijzen dat deze voordelen de overstap van laboratorium naar commerciële toepassing doorstaan. De resultaten van 60.000 cycli en een laadtijd van drie minuten zijn realistisch, maar betekenen nog geen industriële schaalbaarheid.
Dat wordt de volgende grote test voor deze veelbelovende chemie.
Veelgestelde vragen
Klopt het dat deze batterij 60.000 cycli kan doorstaan?
Ja. De onderzoekers haalden meer dan 60.000 cycli in een specifieke experimentele opstelling, met een capaciteit van ongeveer 150 mAh/g en een laadduur van circa drie minuten. Dit betekent niet dat er momenteel een commerciële batterij bestaat met deze prestaties.
Wordt de batterij echt in drie minuten geladen?
In één van de geteste configuraties kon volledige lading plaatsvinden in ongeveer drie minuten. Een andere configuratie behaalde circa 200 mAh/g na meer dan 8.000 cycli, bij laadtijden rond de zeven minuten.
Kan deze batterij lithiumbatterijen vervangen?
Dat is nog niet zeker. De technologie bevindt zich in een experimenteel stadium en wordt nu get protot:
yped. Een van de toepassinggebieden zijn vaste energieopslagsystemen.
Waarom kan deze batterij zoveel cycli doorstaan?
Het kathodemateriaal gebruiktn een polümeer gebaseerd op β-cyclodextrine dat fungeert als een soort moleculaire kooi voor jodiumdeeltjes. Dit beperkt hun migratie binnen de cel en vermindert geleidelijk materiaalverlies, waardoor de levensduur wordt verlengd.