Lithiumbatterijen voor auto’s worden afgedankt en gerecycled als ze nog een restcapaciteit van 80 procent hebben. Dat is in principe geen slechte oplossing. Want ongeveer 95 procent van het materiaal is recyclebaar. Het zou echter duurzamer zijn om de batterijen een tweede leven te geven. Aangezien echter meestal niet bekend is aan welke invloeden de accu tijdens zijn leven in het voertuig is blootgesteld, wordt dit om veiligheidsredenen niet gedaan. In het beste geval kan de batterij echter nog vele jaren worden gebruikt.
Mogelijke toepassingen zijn onder meer elektrische auto’s met een kleine actieradius, industrieel vrachtverkeer, werktuigmachines en stationaire opslagsystemen. Pas wanneer de capaciteit zodanig is afgenomen dat exploitatie niet meer rendabel is, dan is de tijd rijp voor recycling.
Een argument tegen het hergebruik van lithiumbatterijen voor auto’s is de mogelijkheid van het ‘thermisch op hol slaan’. Dit is een verhittingsproces dat een eigen leven gaat leiden. Het wordt veroorzaakt door een overbelasting, die elektrisch, mechanisch of thermisch kan zijn. In het ergste geval kan dit leiden tot brand en het vrijkomen van schadelijke gassen. Vooral een aanrijding kan tot ontbranding leiden.
Ook interessant: Hoogvermogenbatterij weer een stap dichterbij
In het instituut voor voertuigveiligheid van de TU Graz is een testcentrum voor batterijen waar botsscenario’s kunnen worden gesimuleerd. Zelfs crashes met hoge snelheid zijn hier mogelijk. Het is ‘s werelds eerste testcentrum voor batterijen in zijn soort.
“De veiligheid van voertuigen heeft de afgelopen twintig jaar een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Veel voertuigonderdelen kunnen op de computer worden gesimuleerd,” zegt professor Christian Ellersdorfer van de TU Graz. “Maar lithiumbatterijen voor auto’s zijn nog zo nieuw dat nog niet eens bekend is welke methoden er voor nodig zijn. Dat is nu juist een groot deel van ons werk.”
Simulatiemodellen
Het team ontwikkelt simulatiemodellen van batterijcellen, batterijmodules en volledige batterijpakken om de ontwikkeling van de veiligheidstoestand van batterijen gedurende hun levenscyclus virtueel in kaart te kunnen brengen. Het huidige SafeLIB-project heeft tot doel de variabelen te identificeren die van invloed zijn op de veiligheid van een batterij . Ellersdorfer vertelt daarover in dit interview met Innovation Origins.
Hoe lang gaan lithiumbatterijen voor auto’s mee?
“Onderzoek en tests hebben uitgewezen dat lithiumbatterijen minstens even lang meegaan als een normale elektrische auto. Dat komt neer op ongeveer 200.000 kilometer. De levensduur hangt echter altijd af van de omstandigheden. Tot een restcapaciteit van 80 procent van de batterij is een redelijk gebruik voor een elektrisch voertuig mogelijk. Deze limiet komt dan alleen door de korte actieradius. Niet aan het feit dat de accu kapot is. Met een methode om de veiligheidstoestand te beschrijven, zou zo’n batterij ook nog langer gebruikt kunnen worden.
In het vorige project SafeBattery kwam u er al achter dat de levensduur afhangt van de behandeling van de lithiumbatterij.
Zeker weten. Zo heeft bijvoorbeeld de temperatuur invloed op het verouderingsgedrag. Als je lithiumbatterijen voor auto’s oplaadt en ontlaadt in extreme hitte en extreme kou, dan heeft dat een negatief effect op de levensduur. Ook de rijstijl kan een negatief effect hebben. Bijvoorbeeld als je voortdurend vol gas rijdt. Na een crash wordt altijd de batterij vervangen. Niet omdat hij kapot is, maar omdat je de status van de batterij niet kunt beoordelen. Als er schade is, zijn de gevolgen nog moeilijk vast te stellen en te beschrijven. Er zijn nog nauwelijks karakteristieke waarden. Dat is precies de reden waarom ons onderzoeksproject is gestart.
Wat gebeurt er momenteel met afgedankte lithiumbatterijen uit auto’s?
Als er bijvoorbeeld na een jaar een crash plaatsvindt, wordt zo’n batterij uit elkaar gehaald en worden de grondstoffen zo goed mogelijk teruggewonnen. Als er geen crash plaatsvindt en de elektrische auto het einde van zijn levensduur heeft bereikt, wordt de batterij gerecycled of voor andere toepassingen gebruikt. Autofabrikanten geven ze vaak een tweede leven door ze in stationaire opslagsystemen in te bouwen. Er is echter een onzekere factor, omdat je meestal niet precies weet wat de accu in het voertuig heeft meegemaakt. Dit is precies de vraag die wij willen beantwoorden. Alleen zo kunnen deze lithiumbatterijen met kennis van zaken en naar eer en geweten worden hergebruikt.
Wat is de veiligheidsstatus van een lithiumbatterij na de levensduur van een voertuig, als er geen botsing of zoiets heeft plaatsgevonden?
In het beste geval kan men uitgaan van een veiligheidsniveau van 99 tot 100 procent na een normale levensduur van het voertuig. Maar je moet ook rekening houden met de mogelijkheden voor later gebruik. Autofabrikanten zijn geen exploitanten van elektriciteitsnetwerken of zonneparken. Zoals het er nu voorstaat, willen ze dat ook niet zijn. Maar zelfs als zij de batterij aan een derde partij overdragen, moet er een garantie zijn dat de batterij veilig is. Dat is een groot probleem.
Omdat je in een juridisch grijs gebied zit?
Precies. Daarom heeft ons project ook een Law Lab, waar we werken aan zulke juridische kwesties. De lithiumbatterij was oorspronkelijk bedoeld voor een voertuig. In zijn tweede leven krijgt hij een heel andere toepassing. Is dat wettelijk überhaupt toegestaan? En zo ja, aan welke wettelijke randvoorwaarden moet dan worden voldaan? Bovendien is het de vraag of er onder deze omstandigheden sprake kan zijn van een garantie. In het geval van garantie is het aanvankelijk onduidelijk wie de eigenaar van de batterij is. Er kunnen ook auto’s worden gehuurd. Is het dan eigendom van de fabrikant of van de particulier. En hoe kan het überhaupt aan een derde worden overgedragen?
Als ik een batterij als particulier doorgeef, moet ik dan garanderen dat hij werkt? Nog vóór de garantie is er echter de wet afvalstoffenbeheer. Als een batterij zijn eerste leven heeft gehad, is het eigenlijk afval. Het is nog onduidelijk wat daarmee te doen. Wat het soort gebruik betreft, is het de vraag of het wettelijk is toegestaan een lithiumbatterij, die is ontworpen voor een voertuig in zijn tweede leven, te gebruiken in een energieopslagsysteem. En zo ja, welke wetgeving in dit geval van toepassing is. Dit zijn de onbeantwoorde vragen die wij in ieder geval in het project aan de orde stellen.”
Foto: Christian Ellersdorfer (links) bij de batterij-crashtestbank van het Battery Safety Center Graz(c) © Lunghammer – TU Graz
Ook interessant: Keramik-Solid-state accu is lichter, veiliger en levert langer stroom
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
