Het Duitse Fraunhofer-instituut (gespecialiseerd in toegepast wetenschappelijk onderzoek), dat in Karlushe, (Duitsland) is gevestigd, verduidelijkte onlangs hoe de batterijtechnologieën zullen evolueren tegen 2035 (net wanneer de EU het verbod op de verkoop van thermische auto’s invoert) en meer specifiek de solid-state batterijen waarop constructeurs – en ook consumenten – veel hoop vestigen.
De studie van het instituut toont aan dat de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen vandaag zijn volledige potentieel heeft bereikt. Volgens specialisten zijn er natuurlijk nog verschillende verbeteringen mogelijk, maar ligt de belangrijkste vooruitgang achter ons. Voor het instituut zal de echte revolutie komen van zogenaamde ‘solid-state’ of ‘vaste’ batterijen, dat wil zeggen waarin de vloeibare elektrolyt wordt vervangen door een vaste elektrolyt.
Over 10 jaar?
Wanneer mogen we de doorbraak van deze solidstate batterijen verwachten? Binnen 10 jaar volgens de ingenieurs van Fraunhofer. Noteer hierbij de belangrijkste voordelen van de vaste batterij: ze biedt een oplossing voor het verwarmingsfenomeen van de huidige lithium-ionbatterijen, waardoor het mogelijk is om de energiedichtheid en het vermogen van de stroom tijdens het opladen te verhogen, met als gevolg een beperktere wachttijd.
Het verschil zit hem echt in de elektrolyt, omdat het chemische proces niet fundamenteel zal veranderen in vergelijking met de huidige lithium-ionbatterijen. Inderdaad, lithiummetaal en silicium blijven de meest geschikte metalen voor de productie van anodes. Het instituut is van mening dat siliciumanoden een iets lagere energiedichtheid hebben, maar dat er verbeteringen mogelijk zijn.
Advertentie – lees hieronder verder
Voor de rest van het pakket zouden nikkel, mangaan, kobalt of nikkel, kobalt en aluminium cellen het meest efficiënt blijven. Het Duitse instituut erkent echter dat andere chemische stoffen mogelijk blijven, zoals lithium-ijzerfosfaat (LFP) waarvan de kosten lager zijn. Het zijn precies deze batterijen die Tesla van plan is te gebruiken in sommige van zijn voertuigen.
De moeilijkheid van de vaste elektrolyt
Zoals gezegd, zit het verschil tussen de huidige en de toekomstige batterijen in de elektrolyt. Fabrikanten en toeleveranciers ondervinden echter nog moeite om de ideale omstandigheden voor massaproductie te creëren, omdat een omgeving noodzakelijk is voor de elektrolyt die stabiel en chemisch inert is en goede geleidende eigenschappen heeft. De kans op scheuren is vandaag echter nog te groot.
Er wordt aangenomen dat vandaag 3 soorten elektrolyten interessant zijn voor de toekomst: vaste oxide-elektrolyten (mechanisch resistent, maar slecht geleidend), vaste sulfide-elektrolyten (waarvan de ontwikkeling nog in de kinderschoenen staat) en polymeer vaste elektrolyten (het gemakkelijkst te produceren, maar met enkele beperkingen op vlak van ionische geleidbaarheid). Het voordeel is natuurlijk dat de energiedichtheid van de huidige 350 Wh naar 1150 Wh kan gaan, wat drie keer meer is. Dit betekent dat met een batterij van 70 kWh die vandaag goed is voor 450 km (niet-solide lithium-ion), men in feite meer dan 1.200 km zou kunnen afleggen (theoretisch) met een solide batterij van dezelfde grootte en hetzelfde gewicht. In dezelfde ruimte zouden we dus een batterij plaatsen met een capaciteit van 210 kWh (lithium-ion, niet-solide, zoals vandaag). Een revolutie!
Volgens het Fraunhofer-instituut kan de productie van deze batterijen in 2025 van start gaan voor vaste oxide- en sulfide-elektrolyten en vervolgens, in 2028, voor de polymeerelektrolyten. Dat is goed nieuws, ook al vragen we ons nog steeds af of er wel genoeg grondstoffen voorhanden zijn om de nodige productievolumes te garanderen.
Op zoek naar een auto? Zoek, vind en koop het beste model op Gocar.be
