De batterijdoorbraken vliegen je om de oren. De een nog veelbelovender dan de andere. Maar vaak gaat het om labonderzoeken. “Leuk voor een paper, alleen de meeste van deze zogenaamde doorbraken zullen het lab nooit verlaten”, zegt Auke realistisch.
Toch gebeurt er van alles op dit gebied. Neem LeydenJar, dat eind vorige maand een flinke investering binnenhaalde om hun machines te verbeteren en de proeffabriek in Eindhoven op te schalen. De Eindhovense/Leidse start-up maakt machines die anodes (de negatieve pool van een batterij) produceren. In de machine van LeydenJar wordt grafiet, dat nu vooral in anodes zit, vervangen door silicium. Zo’n nieuwe anode kan volgens de start-up wel 70 procent meer energie opslaan en stoot bij productie 62 procent minder CO2 uit dan de traditionele pool met grafiet. Ook zijn de LeydenJar-batterijen geschikt voor snelladen, dit maakt ze aantrekkelijk voor autofabrikanten.
Klinkt bijna te mooi om waar te zijn, toch?
Auke begint meteen enthousiast te vertellen over de rondleiding die hij kreeg bij de start-up. “Ze zijn met een club van 5 man begonnen en inmiddels zijn ze met 25 man. Iedereen is bezig met onderzoek en het verbeteren van de machines. Hun doel is om van meerwaarde te zijn in de energietransitie. Zo zitten ze in de wedstrijd. Het is gaaf om ze zo bezig te zien en er rond te lopen.”
De eerste testbatterijen hebben een capaciteit van 1.350 wattuur per liter, volgens Auke is dat ongeveer de helft van wat een batterij met grafiet haalt. “Zij hebben hiermee het wereldrecord energiedichtheid. Maar er wordt veel onzin geroepen in de batterijwereld. Flinke claims die onderzoekers alleen onder strak gemonitorde labcondities halen. Deze claims worden buiten niet gehaald of zijn te kostbaar voor massaproductie. Ook LeydenJar krijgt hier veel vragen over.”
Auke houdt zijn duim en wijsvinger als een telefoon naast zijn oor en doet alsof hij namens een autofabrikant belt: ‘Kun je bewijzen dat je die energiedichtheid ook buiten het lab haalt?’
“En dat kunnen ze hoor. Ze sturen gewoon een proefsample op en laten zien dat het echt waar is. Dat is gaaf en doen ze toch maar!”
Maar ze hebben nog niets verkocht..
Hij knikt. “Maar de nieuwe investering is geen subsidiegeld, het komt van partners die denken dat dit commercieel interessant kan worden. Met die 22 miljoen wil het bedrijf volgend jaar groeien naar 100 mensen en gaan de techniek nog verder verbeteren. Vooral het aantal oplaadcycli moet nog een stuk hoger voor elektrische auto’s. Volgens LeydenJar haalt een silicium-accu nu zo’n 200 laadcycli. Dat moet toch 10 keer hoger en in sommige gevallen zelfs 40 keer. Daar is nog wel een slag te slaan. Hiervoor blijven ze bewust in Eindhoven hangen. Er is hier veel kennis op het gebied van plasmafysica en dunne laagjes.”
Mislukte machine
Het is grappig, volgens Auke, dat de machine die LeydenJar nu verder ontwikkelt eigenlijk al mislukt was. Oorspronkelijk was de machine bedoeld om flexibele zonnepanelen mee te maken. Maar de silicium zonnepanelen die we nu kennen werden zo snel efficiënter en goedkoper, dat de machine om flexibele zonnepanelen te produceren uit beeld verdween.
Waarom werkt het dan voor batterijen wel?
“De techniek werd simpelweg ingehaald en bleek niet geschikt voor zonnecellen. In batterijen met silicium kun je meer energie opslaan dan in grafiet. Dat weten we al langer, maar dat was vooral theorie. Het probleem is dat silicium uitzet als je er ionen in opslaat. Bij het ontladen – zeker als je dat vaak doet – ontstaat er schade en gaat de accu achteruit. Of stuk. Nu wordt dit vooral opgelost door silicium te mengen met grafiet. Zoals Tesla al aankondigde tijdens Battery-Day, het zorgt wel voor wat verbetering. Maar dan pakt LeydenJar het meteen goed aan door al het grafiet te vervangen”, legt Auke uit.
Het werkt als volgt: in een vacuümkamer ‘groeit’ de machine met plasma een laagje silicium op koper. “Door het gas wordt silicium een soort damp die neerslaat op het koper. Het is dan net of er siliciumhaartjes op koper groeien. Het mooie is dat deze haartjes poreus zijn waardoor er ruimte is om uit te zetten, zonder dat silicium beschadigt. Hierdoor kun je niet alleen meer ionen kwijt in je accu, maar gaat hij ook langer mee. Die ontwikkeling is de laatste jaren hard gegaan omdat ze slim met die silicium haartjes bezig zijn bij LeydenJar. Deze doorbraak gaan we snel in producten terugzien.”
Eerst consumentenproducten zoals draadloze oortjes bijvoorbeeld. “Dan wel de high-end modellen. Hierbij is het vooral belangrijk dat een batterij voldoende energie levert en niet te zwaar is. Stel zo’n setje batterijen van 10 gram kost 10 euro. Dat is nog wel te doen. Als je dit voor een auto wil doen heb je een batterij nodig die 10 duizend keer groter, maar ook zoveel duurder is. Dat is niet te betalen.”
Het gebeurt hier om de hoek
Dit verandert volgens Auke naarmate de techniek verder ontwikkelt en meer wordt gebruikt. “Lithiumbatterijen werden in het begin ook alleen voor kleine apparaten gebruikt, later werden dit telefoons en laptops. Nu is het ook mogelijk om auto’s, vrachtwagens en misschien binnenkort kleine vliegtuigen met lithium-accu’s aan te sturen. Uiteindelijk krijg je dus ook silicium-accu’s in EV’s.”
Auke gaat achterover zitten en kijkt tevreden naar de camera. “Het is gaaf om deze hele revolutie mee te maken. Eerst ontdekten we kolen, later olie en toen jaren later gas. Nu is het alsof we ieder jaar een nieuwe brandstof ontdekken, zo hard gaat het met batterijen. Niet alleen door LeydenJar, er gebeurt veel meer. Kijk naar solid state batterijen waar de geleidende vloeistof vast wordt of kobalt dat uit de kathode gaat. Dit gaat continu door. Het is voor mij een soort jongensboek. Het is cool dat een paar mensen met een goed idee dit gewoon uitvoeren. Super dat het blijkt te werken en dat ze nu dingen maken waar de wereld blij van wordt. En het mooie is: het gebeurt hier om de hoek.”
