De sterke ontwikkelingen in de toepassing van batterijtechnologie kunnen niet los worden gezien van de ontwikkelingen in de autoindustrie. “De automarkt is de kingmaker. Negentig procent van de batterijcellen gaat naar auto’s”, zegt Dr. Philipp Wunderlich, Director & Head of Battery Consulting bij Accenture. Wunderlich observeerde de markt van dichtbij, vanaf de begindagen van consumentenelektronica tot elektrische mobiliteit en de eerste stappen in stationaire energieopslagsystemen.
“We zijn er nog niet, maar over een paar jaar wel.” Dat komt vooral door een grotere verscheidenheid aan zwaardere batterijen, voegt hij eraan toe. “Het is echt een wereldwijde markt, met ook meer nichemarkten daarbinnen.” Er zijn proefprojecten voor zware machines, de maritieme industrie (veerboten), en drones. Wunderlich ziet de volgende grote stap in batterijproductie in de bus- en vrachtwagenmarkt. “Automotive duwt de vrachtwagenmarkt naar vooruit. Alle lessen die bij auto’s zijn geleerd, kunnen nuttig zijn voor zwaar transport.”
In zijn presentatie tijdens de Automotive Week in Helmond liet Wunderlich de belangrijkste drie onderdelen van de batterijwaardeketen zien. Upstream zijn er de batterijcelfabrikanten: de belangrijkste technologiespelers daarbinnen zijn de cruciale aanjagers van innovatie en industrialisatie. Het tweede deel betreft de integratoren van batterijsystemen: deze doorgaans lokale bedrijven zorgen ervoor dat de batterijcellen of -modules op de meest efficiënte wijze als batterijpakketten worden verpakt. Tot slot zijn er de voertuigproducenten die werken aan de elektrificatie van hun wagenpark. “Natuurlijk zijn deze drie onderdelen niet volledig gescheiden. Zo ontwikkelen OEM’s als Volvo en MAN hun eigen batterijen. Niet de cellen, maar de geïntegreerde systemen. Dit betekent ook dat de batterij-integratoren te maken krijgen met concurrentiedruk van upstream en downstream: ze kunnen terechtkomen in een OEM-afhankelijkheid of in de ontwikkeling van producten voor een nichemarkt.”
Verscheidenheid aan toepassingen
Wunderlich ziet veel nieuwe ontwikkelingen en innovaties in voor de batterij-industrie in de komende jaren. Maar er zijn technische en scheikundige beperkingen, zegt hij. “Er is een populair gezegde onder batterijdeskundigen: ‘Je kunt alle gewenste eigenschappen van een batterij hebben, maar niet allemaal tegelijkertijd.’ In de context van een groeiende industrie met een grote verscheidenheid aan toepassingen is deze verwijzing naar de fundamentele grenzen van elektrochemische energieopslag relevanter dan ooit. Er zal niet één batterijchemie op de markt komen die alle technologische doeleinden kan dienen. De evolutie van batterijen zal daarentegen meerdere winnende celchemieën opleveren en de volgende batterijgeneraties zullen worden aangepast aan hun afzonderlijke gebruikssituaties.”
De lithium-iontechnologie is volwassen geworden en op schaal gebracht door uitgebreid onderzoek en gebruik in de auto-industrie. “Afhankelijk van de doelindustrie concurreren lithium-ion batterijen met verschillende technologieën zoals de interne verbrandingsmotor of loodzuur batterijen, dus om in een bepaalde markt de overhand te krijgen, worden de eigenschappen van de batterij meestal aangepast aan de bestaande technologie.” Voorbeelden zijn batterijen met nikkelrijke NMC-kathoden voor elektrische voertuigen met een groot bereik, of duurzame LFP-kathoden voor stationaire energieopslagsystemen. “Uiteindelijk worden de fundamentele eigenschappen van de batterij gedicteerd door de materialen.”
Grootschalige celproductiefabrieken in Europa
Wunderlich verwacht een verdere marktdiversificatie rond 2025, wanneer Europese spelers er uiteindelijk in zullen slagen grootschalige celproductiefabrieken op te zetten. “De productiekosten zullen blijven dalen door geavanceerde productieprocessen en schaalvergroting, maar de materialen zullen 70% of meer van de prijs van de batterijcel uitmaken en de vraag naar kritieke grondstoffen zal groeien tot niveaus van geostrategisch belang. Materiaalkosten en kritieke grondstoffen zullen de grote technologische filters zijn voor de volgende generaties batterijen, wat de ontwikkeling van batterijtechnologieën op basis van natrium, silicium of zwavel kan versnellen. Nieuwe materialen zullen worden gebruikt als productdifferentiators en de verdere groei van de batterij-industrie stimuleren.”
Dr. Wunderlich verwacht innovaties op het gebied van celchemie, celformaat en -ontwerp en batterij-integratie. Toch zal er volgens hem een markt blijven voor alle drie de hoofdformaten – Pouch, Cylindrical en Prismatic. “Er zal meer aandacht worden besteed aan ontwerp voor demontage, recycling en vervangbaarheid. Ook zullen we een oplossing moeten vinden voor het hoge percentage schroot in het productieproces. Soms moet tot 30% van de producten worden gesloopt. Dit is de melkkoe van de recyclers.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
