Advertentie

Race tegen de klok voor eerste commerciële superbatterij

Een assemblagelijn voor batterijpacks van een PSA-fabriek in het Slovaakse Trnava. ©AFP

De solid-statetechnologie belooft een doorbraak in de efficiëntie van batterijen. De Bel-20’ers Solvay en Umicore lopen, net als de grote autobouwers, mee in de race naar de ‘heilige graal’ van het elektrisch rijden.

Verschillende Europese bedrijven werken al enkele jaren samen in de zogenaamde European Battery Alliance om batterijen te ontwikkelen die de vergroening van de industrie mee vorm moeten geven. Naast buitenlandse groepen als Stellantis, Mercedes, TotalEnergies en Siemens nemen ook de Belgen Umicore , Nanocyl en Solvay deel aan het programma, dat op 3,2 miljard euro overheidssteun kan rekenen.

Het Waalse Nanocyl maakt koolstof nanobuisjes die al diverse toepassingen hebben om de eigenschappen van materialen te verbeteren. In batterijen kunnen ze helpen de geleiding van de elektroden te verbeteren en slijtage tegen te gaan.

De essentie

  • Alle grote autobedrijven investeren in de 'batterij van de toekomst' op basis van solid-statetechnologie.
  • Ook de Belgen Solvay en Umicore lopen mee in de race, onder meer via een investering in het Amerikaanse techbedrijf Solid Power.
  • Tesla lijkt niet in de technologie te geloven en zet zijn geld in op een verbetering van de bestaande lithium-iontechnologie.

Zowel Umicore als Solvay is, vanuit hun historische activiteit in anorganische chemie en mijnbouw, al langer actief in de productie of de recyclage van batterijcomponenten en -materialen. Beide bedrijven investeren ook in onderzoek naar zogenaamde solid-statebatterijen, een technologie waarvan gehoopt wordt dat ze de hele batterij-industrie een kwantumsprong zal doen nemen.

Vastestofbatterijen

Waarover gaat het? De huidige generatie lithium-ionbatterijen in elektrische auto's, telefoons en laptops maakt gebruik van een vloeibaar elektrolyt (geleidende oplossing) om ionen tussen de twee polen (kathode en anode) te verplaatsen, en zo de batterij op te laden en te ontladen. Het elektrolyt, dat eruitziet als een soort half-vloeibare pasta, heeft evenwel nadelen. Het neemt veel ruimte in. Het is niet te combineren met bepaalde materialen voor de anode en de kathode. En onder bepaalde omstandigheden kan het oververhitten, waardoor de batterij vuur kan vatten.

Onderzoekers werken daarom al jaren aan de ontwikkeling van een alternatief elektrolyt dat de veiligheid en de prestaties van de batterij verbetert. Solvay en Umicore proberen dat, net als veel anderen, met vaste elektrolyten gemaakt van laagjes geleidende materialen. Solid-state- of vastestofbatterijen zijn compacter en veiliger en hebben een hogere energiedichtheid, waardoor elektrische voertuigen sneller kunnen laden en een groter bereik krijgen.

De solid-statetechnologie moet enkele belangrijke drempels wegnemen die een toenemend gebruik van elektrische wagens vandaag nog in de weg staan: de hoge kostprijs, de schrik voor een beperkt rijbereik en de lange laadtijden

De technologie moet enkele belangrijke drempels wegnemen die een toenemend gebruik van elektrische wagens vandaag nog in de weg staan: de hoge kostprijs, de schrik voor een beperkt rijbereik en de lange laadtijden. De ontwikkeling van solid-statebatterijen is een race tegen de klok, nu de verbrandingsmotor op het punt staat helemaal te worden verdrongen door zijn elektrische broertje. Toch zal het volgens de meest optimistische schattingen nog vier à vijf jaar duren voor de batterijen in serieproductie worden gemaakt en ingebouwd in elektrische wagens.

Solid Power

Solvay opende onlangs, met steun van de Franse overheid, een testlabo in de buurt van Parijs en bouwt een R&D-pilootlijn in La Rochelle om solid-statebatterijen met nieuwe materialen te testen en te produceren.

Umicore en Solvay zijn ook allebei aandeelhouders van Solid Power, een technologiebedrijf uit de Amerikaanse staat Colorado dat solid-statebatterijen wil maken met een zelf ontwikkeld elektrolyt op basis van sulfide. Het bedrijf, dat ook BMW, Ford, Hyundai en Samsung als aandeelhouders heeft, gaat binnenkort naar de beurs via een fusie met het  blancochequebedrijf (spac) Decarbonization Plus Acquisition III. Solid Power hoopt in 2026 te beginnen met serieproductie van zijn batterijen.

Een lab van Quantumscape.

Het is maar één voorbeeld van de vele allianties die zich aftekenen tussen autobouwers, materialenbedrijven en batterijstart-ups. Een ander techbedrijf dat bij beleggers over de tongen gaat, is het op de Amerikaanse beurs genoteerde Quantumscape. Het ontwikkelt een lithium-metaalbatterij die 30 procent meer rijbereik moet bieden dan de huidige lithium-ionbatterijen.

De anode van zo’n lithium-metaalbatterij bestaat uit lithiummetaal, in plaats van het grafiet dat bij lithium-ionbatterijen gebruikt wordt. Het gebruik van een lithium anode verbetert de capaciteit van de batterij, maar leidt ook tot de vorming van scherpe kristallen of ‘dendrieten’ die de scheidingswand of separator tussen de anode en de kathode kunnen doorboren en zo kortsluitingen doen ontstaan. Quantumscape heeft dat probleem naar eigen zeggen opgelost met een zelf ontwikkelde separator uit keramisch materiaal.

Quantumscape trok vorig jaar naar de beurs en was er op zeker moment meer waard was dan de autobouwer Ford, maar viel later ten prooi viel aan shortsellers die zeggen dat de technologie niet zo goed is als het bedrijf beweert. Onder meer Volkswagen en Microsoft-oprichter Bill Gates stopten geld in Quantumscape, dat al over twee jaar de eerste batterijen wil leveren.

Zetsche

Factorial Energy is een andere batterijstart-up die lang onder de radar bleef, maar die steun krijgt van grote namen. Het kondigde onlangs een alliantie aan met Hyundai en Kia. Ex-Ford-topman Mark Fields investeerde in het bedrijf, ex-Daimler-CEO Dieter Zetsche zit in de adviesraad. Factorial gebruikt een elektrolyt op basis van een zelf ontwikkeld materiaal, maar houdt de aard daarvan geheim. Volgens het bedrijf kunnen zijn batterijen op bestaande productielijnen gebouwd worden, wat een belangrijk economisch argument is.

General Motors, Hyundai en enkele andere bedrijven legden hun boontjes te week bij Solid Energy Systems (SES), een spin-off van het Amerikaanse techinstituut MIT. Het pakte onlangs uit met de grootste lithium-metaalbatterij ter wereld met een capaciteit van 107 ampère-uur (Ah), een record voor dit type batterij. SES kondigde ook de bouw aan van een grote batterijfabriek in het Chinese Shanghai. SES hoopt tegen 2025 de commerciële serieproductie te starten. Net als Solid Power heeft het bedrijf beursplannen, via een fusie met de spac Ivanhoe Capital Acquisition.

En Tesla?

Niet alle auto- en techbedrijven zoeken hun heil bij Amerikaanse start-ups. De Japanse autogroep Toyota werkt op eigen houtje aan de ontwikkeling van solid-statebatterijen, maar richtte ook een joint venture op met landgenoot Panasonic. De Italiaans-Amerikaanse autobouwer Stellantis (Fiat, Chrysler) en het Franse PSA (Peugeot, Citroën) werken op hun beurt samen met de energiereus TotalEnergies via de joint venture Automotive Cells, en met het Chinese bedrijf Contemporary Amperex Technology (CATL).

Tesla heeft altijd een kritische houding aangenomen tegenover de vele hoeraberichten over de solid-statetechnologie.

En Tesla dan, horen we u vragen? Het bedrijf van Elon Musk heeft altijd een kritische houding aangenomen tegenover de vele hoeraberichten over de solid-statetechnologie. Niet alleen staat die technologie na decennia onderzoek nog altijd niet op punt, het is ook heel moeilijk ze commercieel op te schalen, aldus Musk. Het bedrijf zet voorlopig vooral in op de verbetering van de bestaande lithium-ionbatterijen. Tesla is volop bezig met de ontwikkeling van zijn nieuwe 4680-batterij, die volgens het bedrijf nauwelijks zou moeten onderdoen voor de beloofde prestaties van solid-statebatterijen.

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud