Een batterij opladen kost niet zoveel. Maar gek genoeg komt bij het maken van een batterij een derde van alle productiekosten voor rekening van de allereerste lading. In deze fase worden namelijk de batterijen geconditioneerd. Een consortium van 12 Europese onderzoeksinstituten probeert in het project ‘Nano-bat’ deze fase efficiënter te laten verlopen. Daardoor moet de batterijproductie in zijn totaliteit veel goedkoper worden.
Isolerende laag beschermt het oplosmiddel
“Die eerste fase moet heel voorzichtig verlopen. Je moet er erg voorzichtig mee zijn. Het kan wel een week duren,” zegt prof. dr. Wolfgang Schuhmann van de Ruhruniversiteit Bochum (RUB). De reden hiervoor ligt in de processen die in de accu plaatsvinden. Beide elektroden zijn ingebed in een oplosmiddel. Dit zogenaamde elektrolyt ontleedt bij de hoge spanningen in de batterijen. Daarbij vormen zich afzettingen op de elektrode, die een vaste laag van slechts enkele nanometers dik vormen. Deskundigen spreken over de Solid Electrolyte Interphase, kortweg SEI. “Deze laag is dus eigenlijk een ontbindingsproduct. Maar het is noodzakelijk, omdat de elektrolyt na de vorming ervan niet meer verder ontbindt”, legt Schuhmann uit.
Aantal processen is nog onbekend
De kwaliteit van de batterij is afhankelijk van de SEI-laag. Deze mag niet te dik, te dun of onvolledig zijn. Omdat de laag tijdens de eerste lading wordt gevormd, moet alles kloppen. Spanning, temperatuur en vele andere factoren beïnvloeden het vormingsproces. “Maar hoe dit alles gebeurt, is nog onvoldoende onderzocht,” zegt Schuhmann, “en je kunt niet gewoon even in de batterij kijken.”
Het projectteam wil daar nu verandering in brengen. Om meer inzicht te krijgen in de processen die betrokken zijn bij de vorming van de SEI-laag, willen de onderzoekers nanosensoren ontwikkelen, die zij vervolgens in de batterijen plaatsen. Deze sensoren kunnen dan worden gebruikt om de vorming van de SEI-laag te monitoren. “Het doel is om de fase van de eerste lading te optimaliseren, zodat de tijd die daarvoor nodig is, drastisch wordt teruggebracht”, zegt Wolfgang Schuhmann.
Enorm economisch potentieel
De duurzame opslag van elektrische energie is een van de grootste uitdagingen van deze eeuw. De Europese Unie beschouwt de productie van batterijen als een van de toekomstige sleutelindustrieën met een geschat marktpotentieel van 250 miljard euro tegen 2025.
Ook interessant:
Supersnel ladende protonenbatterij stap dichterbij
Subsidie voor warmtebatterij op zout
Nano-bat
Het project Nano-bat heet officieel „Elektrische und dielektrische Messungen im GHz-Nanobereich der Feststoff-Elektrolyt-Zwischenphase und Anwendungen in der Batterieproduktionslinie“. Het consortium van twaalf partners onder leiding van het Oostenrijkse bedrijf Keysight Technologies heeft van de Europese Commissie een financiering gekregen van ongeveer 5 miljoen euro voor 3 jaar, met ingang van deze maand. De twaalf partners zijn:
- Austrian Institute of Technology, Oostenrijk
- Centro Ricerche Fiat, Italië
- EURICE – Europäisches Forschungs- und Projektbüro, Duitsland
- Bundesamt für Metrologie Metas, Zwitserland
- Imdea Energie-Institut, Spanje
- Johannes-Kepler-Universität Linz, Oostenrijk
- Keysight Technologies, Oostenrijk
- Kreisel Electric, Oostenrijk
- Pleione Energy, Griekenland
- QWED, Polen
- Ruhr-Universität Bochum, Duitsland
- Technische Universität Braunschweig, Duitsland
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
