Vaste-stofbatterijen vormen de grote belofte. Veel nadelen die nu bij lithium-ion batterijen die vloeistof- of gel-oplossingen gebruiken, worden tenietgedaan. Het risico op brand wordt verkleind en de energiedichtheid (de energie die een batterij kan leveren in verhouding tot het gewicht), wordt vermenigvuldigd. Het duurt ongeveer 10 minuten om een elektrisch voertuig met een solid-state batterij geheel op te laden, waardoor de oplaadtijd met twee derde wordt verkort. De accu kan de rijafstand van een compact elektrisch voertuig verlengen zonder dat de binnenruimte wordt verkleind. Allemaal met minimale veiligheidsproblemen.
Wereldranglijst octrooien
De solid-state batterij die door Toyota wordt geïntroduceerd, belooft een gamechanger te worden. Niet alleen voor elektrische voertuigen, maar voor een hele industrie. Toyota is van plan om begin dit decennium het eerste bedrijf te zijn dat een elektrisch voertuig met een solid-state batterij verkoopt. De grootste autofabrikant ter wereld zal in 2021 een prototype onthullen. Dat Toyota serieus bezig is met deze technologie bewijst het hoge aantal octrooien dat zij bezit. Zij staat bovenaan de wereldranglijst met meer dan 1.000 octrooien op het gebied van solid-state batterijen.
Naast Toyota is er een veelvoud partijen bezig met de ontwikkeling van solid-state batterijen. Toevallig in dezelfde week dat Toyota bovengenoemd nieuws bracht, kwam de door Volkswagen gesteunde start-up QuantumScape met nieuwe gegevens die de mogelijkheden van haar solid-state batterijtechnologie laten zien.
Lithium-ion vervangen
QuantumScape beweert de concurrentie voor te zijn bij het ontwikkelen van solid-state cellen. Tijdens het testen konden enkellaagse pouch-cellen met een groot oppervlak in 15 minuten tot 80 procent worden opgeladen, aldus het bedrijf. Cellen zijn ook getest tot -30 graden Celsius, een temperatuur die te laag is voor andere solid-state chemieën om te werken, aldus het bedrijf. Nu deze levens- en temperatuurbarrières zijn verbroken, geloven QuantumScape-managers nu dat solid-state batterijen, de lithium-ion batterijen in elektrische auto’s kunnen vervangen.
QuantumScape roemt net zoals Toyota de energiedichtheid van solid-state batterijen. ‘De batterijen bieden 80% meer energie dan vergelijkbare lithium-ion batterijen – en een zeer breed bereik waarbij piekvermogen voor snelladen is toegestaan, wat de oplaadtijden zou kunnen verkorten. Het moeilijkste aan het maken van een werkende solid-state batterij is door QuantumScape opgelost. Het betreft het tegelijkertijd voldoen aan de vereisten van hoge energiedichtheid (1.000 Wh / L), snel opladen, lange levensduur (meer dan 800 cycli), en werking met een breed temperatuurbereik.
Tweede revolutie
Als het lukt om binnen niet al te lange tijd de solid-state in massaproductie op te nemen, dan betekent dat na het gebruik van Lithium-ion batterijen, de tweede revolutie in elektrische mobiliteit begint.
Ondanks deze goede berichten, duurt het lang voordat de elektrische auto een groot marktaandeel heeft. Enerzijds komt dat omdat de gemiddelde auto, achttien jaar meegaat en de omschakeling van de huidige autofabrikanten niet snel verloopt vanwege de massatraagheid. De Europese Commissie presenteerde een plan om duurzame mobiliteit te stimuleren. Zij wil dat er in 2030, 30 miljoen elektrische auto’s in Europa rondrijden (nu zijn dat er 615.000 stuks). Dit betekent in een markt die 243 miljoen eenheden groot is, een marktaandeel van 12,3 procent. Met andere woorden: in 2030 rijden volgens het streven van de Europese Commissie, zeven op de acht auto’s nog met een verbrandingsmotor rondt. De transitie naar elektrisch rijden is duidelijk, zeker als de solid-state batterij op de markt komt, ook al is er is wel enige fantasie voor nodig om het snel te noemen. In 2030 is het twintig jaar geleden dat de Nissan Leaf op de Europese markt verscheen.
Over deze column
In een wekelijkse column, afwisselend geschreven door Wendy van Ierschot, Eveline van Zeeland, Eugene Franken, Jan Wouters, Katleen Gabriels, Mary Fiers en Hans Helsloot probeert Innovation Origins te achterhalen hoe de toekomst eruit zal zien. Deze columnisten, soms aangevuld met gastbloggers, werken allemaal op hun eigen manier aan oplossingen voor de problemen van deze tijd. Morgen zal het dus goed zijn. Hier zijn alle voorgaande afleveringen.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
