Batterijen voor energieopslag, bijvoorbeeld in elektrische auto’s, worden steeds belangrijker. De TNO spin-off LionVolt BV belooft een 3D vaste stof dunne folie batterij die lichter, veiliger én efficiënter is dan de huidige lithiumbatterijen. De ‘Proof of Concept’ is al gerealiseerd. Het wachten is nu op investeerders om de eerste proeffabriek te kunnen bouwen. Gaat deze Brabantse innovatie de Europese markt veroveren?
3D-technologie, dunne folie en ‘solid state‘
Er is een groeiende vraag naar batterijen. Zo kunnen ze worden ingezet voor de opslag van duurzaam opgewekte energie in elektrische auto’s. LionVolt BV, een spin-off van het Brabantse TNO Holst Centre, biedt een veelbelovende technologie voor toekomstige batterijen. Helemaal nieuw is deze innovatieve technologie overigens niet: het borduurt voort op een eerder concept van Philips Research. Aan de basis van deze batterijen ligt een 3D-technologie en diverse vaste stof laagjes, die bekend staat als ‘solid state’. Een 3D-structuur wordt gecreëerd met behulp van miljarden staafjes die met dunne laagjes functioneel materiaal zijn bedekt.
Voordelen: 3 x scheepsrecht
Veelbelovend is de combinatie van een 3D-structuur, dunne folie een en vaste elektrolyt die zorgt voor de geleiding van elektrische stroom. “De 3D-structuur zorgt voor een groot oppervlak en kleine afstanden tussen de elektroden”, vertelt Ton van Mol, managing director bij TNO bij Holst Centre in Eindhoven. “Omdat de lithiumionen slechts een korte afstand hoeven af te leggen, leidt dit tot een zeer snelle op- en ontlaadsnelheden. Hierdoor kan de batterij binnen 10 minuten worden opgeladen. Daarnaast kan er een energiedichtheid mee worden bereikt die twee tot drie keer zo groot is als bij de huidige batterijen. Zodoende hoeven de batterijen minder vaak opgeladen te worden. Dat maakt ze efficiënter dan de traditionele batterijen. In de praktijk betekent dit dat auto’s met zo’n batterij aan boord drie keer zo’n grotere afstand zouden kunnen afleggen dan nu.”
Op zijn beurt zorgt de dunne folie voor meer flexibiliteit en lichtheid. Door de flexibiliteit van het materiaal leent het zich voor toepassing in allerlei soorten kleding en wearables, terwijl het lichte gewicht het zeer geschikt maakt voor voertuigen, zoals auto’s.
Tot slot maken de “solid-state” materialen in vergelijking met ‘natte’ batterijen, waarin een vloeibaar elektroliet is verwerkt, ze een stuk veiliger. Ze kunnen immers niet lekken. Ook bestaat er geen gevaar dat ze ontploffen of in brand vliegen. Zoals in het geval van de batterijen die momenteel veelal worden gebruikt in bijvoorbeeld laptops en smartphones.
Van ‘proof of concept’ tot proeffabriek
Voor de productie van de batterijen wordt gebruik gemaakt van nieuwe productietechnologieën, die nog wel opgeschaald moeten worden. Van Mol is echter optimistisch: “Met de door TNO en partners ontwikkelde productietechnologie ‘spatial atomic layer deposition’, een technologie die al eens eerder voor zonnecellen door TNO vercommercialiseerd is, kunnen we snel grote oppervlakken atoomlaag voor atoomlaag opbouwen,. Met die combinatie willen wij nu de markt op.”
De afgelopen zes jaar is bij het Holst Centre gewerkt aan een schaalbaar model. Dit heeft afgelopen maart geresulteerd in de oprichting van LionVolt BV. En in december is een Proof of Concept gerealiseerd. Van Mol: “De LionVolt technologie kan al worden toegepast in allerlei wearables. Zoals wearable health patches die je aan je bovenarm kunt bevestigen voor het telemonitoren van patiënten.”
Nu is echter de tijd aangebroken voor investeringen om de eerste proeffabriek neer te kunnen zetten. Daarna is het volgens Van Mol een kwestie van opschalen. “Voor een disruptieve technologie als deze heb je nu eenmaal lange adem nodig. En daar is behalve geld ook veel geduld voor nodig. Het duurt zeker een jaar of vier-vijf om een eerste pilotfabriek te realiseren. LionVolt gaat zich dan ook eerst richten op kleinere volumes. En zal de productie vervolgens stap voor stap moeten uitbouwen, de ene fabriek na de andere.”
Europees alternatief
Het einddoel volgens Van Mol is “een compleet nieuwe architectuur” van batterijen. “Dit type batterij kan overal voor gebruikt worden. Het zou zowaar een Europees alternatief kunnen bieden voor de huidige batterijen, die momenteel nog allemaal afkomstig zijn uit Azië.” Maar zo heeft dit nadeel volgens Van Mol ook zijn voordeel. “Bestaande fabrieken ombouwen is heel ingewikkeld en meestal weinig rendabel. Terwijl je voor deze nieuwe technologie meteen een fabriek kunt neerzetten met de juiste benodigde faciliteiten.”
Minder afhankelijk
Het goede nieuws is ook: de markt voor batterijen is enorm. En het eind is nog lang niet in zicht, voorspelt Van Mol. “Europa heeft nog maar een paar eigen batterijenfabrieken en andere die in aanbouw zijn. Terwijl de autofabrikanten er ondertussen allemaal in de rij voor staan. Zo heeft Volkswagen onlangs aangegeven binnen vijf jaar te streven naar 70 procent elektrische auto’s. Terwijl ook allerlei andere autofabrikanten, van Volvo tot BMW, zijn allemaal ook bezig zijn om hun wagens elektrisch te maken.”
En wat te denken van toekomstige mogelijkheden voor vliegtuigen en schepen, waarbij gewicht eveneens een belangrijke factor is? Zo ver durft Van Mol nog niet vooruit te denken, al heeft hij veel vertrouwen in de vooruitzichten. “Met een batterij van eigen bodem kan niet alleen Nederland, maar ook Europa, minder afhankelijk worden van Aziatische spelers. Hoe mooi zou dat zijn: een fabriek, gewoon in Noord-Brabant, die ook nog eens werkgelegenheid biedt aan duizenden mensen!”
Lees via deze link meer IO-artikelen over batterijtechniek.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
