EV-batterijen krijgen broodnodige upgrade

Range is echt geen probleem meer voor de meeste elektrische auto’s. Maar net als bij auto’s met een verbrandingsmotor gaat het niet zozeer om de grootte van de brandstoftank, maar om het gemak waarmee je aan brandstof kunt komen. Bij EV’s is het probleem niet de grootte van de batterij, maar de laadsnelheid en de levensduur van de batterij. Gelukkig zijn er een paar nieuwe ontwikkelingen die een aantal van deze EV-batterijproblemen kunnen oplossen.

Toyota’s solid-state EV-batterijen

Eén eenvoudige manier om range anxiety te omzeilen is om snellaadstations (en thuisladers) algemener te maken. Maar dat kost tijd en enorme investeringen in infrastructuur. En zelfs dan, zo legt Battery University uit, kunnen lithium-ionbatterijen maar een beperkt aantal snellaadcycli aan voordat ze beginnen te degraderen. Toyota heeft hier echter mogelijk een oplossing voor, meldt Autoblog.

GERELATEERD: Supercapacitors May Revolutionize the Electric Truck, but Are They Ready for Production?

Li-ion batterijen vertrouwen op een vloeibare elektrolyt om ionen en elektronen te transporteren om stroom te leveren. Maar deze elektrolyt, leggen The Verge en NewAtlas uit, is ontvlambaar en potentieel explosief, vooral als de batterij zelf oud of beschadigd is. Het is ook corrosief als er niet goed voor wordt gezorgd, legt het Handbook of Advanced Ceramics uit.

Toyota’s antwoord is om de vloeistof in batterijen voor elektrische auto’s te vervangen door een vaste stof, waardoor een solid-state batterij ontstaat. Een EV-batterij in vaste vorm, aldus Automotive News, zou lichter en veiliger zijn dan een Li-ion-batterij. Hij zou ook langer meegaan en aanzienlijk sneller opladen. De oplaadtijd voor een voertuig als de Honda E zou kunnen dalen van 30 minuten tot minder dan 15 minuten.

Het solid-state ontwerp is echter niet het enige waar Toyota onderzoek naar doet met zijn prototype batterijen voor elektrische auto’s. De Japanse autofabrikant investeert ook in een nieuwe chemische samenstelling van EV-batterijen: lithium-zwavel. Li-S-batterijen hebben een grotere energiedensiteit dan Li-ion-batterijen en hun materialen kosten minder. Ze vermijden ook het gebruik van een uiterst problematisch materiaal: kobalt.

Een paar andere EV- en batterijbedrijven pakken dat probleem echter vanuit een andere hoek aan.

Kobalt uit batterijen voor elektrische auto’s halen

GEDRELATEERD: Testing Electric Car Batteries Isn’t Quite Like Testing Engines

Hoewel Li-ion batterijen gebouwd zijn rond lithium, hebben ze kobalt en grafiet nodig voor hun elektrodes, meldt Chemical & Engineering News. Kobalt is de grootste factor achter de prijzen van EV-batterijen, meldt NBC, en de vraag is groter dan het aanbod.

Erger nog, een aanzienlijk deel van het kobalt in de wereld wordt gedolven door afschuwelijk onderbetaalde en overwerkte mijnwerkers in de Democratische Republiek Congo. En daar zitten ook kinderen bij.

Veel grote acculeveranciers zijn al gestopt met het gebruik van kobalt dat door kinderarbeid wordt gewonnen. Tesla en Panasonic gaan echter nog een stap verder, zo meldt InsideEVs. Panasonic is de belangrijkste acculeverancier van Tesla en produceert momenteel nikkel-kobalt-aluminium EV-batterijen, meldt TechCrunch. Het bedrijf beweert echter minder dan 2% van de wereldwijde kobaltvoorraad te gebruiken in zijn batterijen. Het beweert ook dat zijn batterijen tegen 2023 kobaltvrij zullen zijn.

GERELATEERD: Tesla wil accu’s leveren aan rivalen

Tesla is ook een samenwerking aangegaan met de Chinese firma CATL, meldt Reuters, om lithium-ijzerfosfaatbatterijen te ontwikkelen. LFP-batterijen (‘F’ voor ‘Fe,’ of ijzer) zijn niet zo energiedicht als Li-ion-batterijen, meldt Epec Engineered Technologies. Maar ze gebruiken niet alleen geen kobalt, ze zijn ook stabieler en gaan langer mee. Maar de nieuwe chemie is misschien niet strikt noodzakelijk.

InsideEVs meldt dat verschillende wetenschappers van de University of Texas in Austin een Li-ionbatterij voor elektrische auto’s hebben ontwikkeld die geen kobalt gebruikt. Maar er worden wel metalen gebruikt die al in Li-ion-batterijen worden aangetroffen: nikkel, aluminium en mangaan. De nieuwe chemie doet niet af aan de oplaadefficiëntie of duurzaamheid, meldt Green Car Congress. En volgens het rapport gepubliceerd in Advanced Materials, heeft het “onmiddellijke schaalbaarheid van de synthese.”

Hoe snel zullen deze updates doorsijpelen naar de consument?

Het snijden van kobalt uit EV-batterijen heeft een ander potentieel voordeel: EV’s net zo goedkoop maken als ICE-auto’s. Volgens Forbes zou een verlaging van de kosten van een batterij voor elektrische auto’s tot $100/kWh dat prijsverschil vrijwel elimineren.

Tegen de tijd dat ik dit schrijf, zijn de kosten ongeveer $147/kWh. Aangezien kobalt 10% tot 30% van de kosten van een Li-ion-batterij uitmaakt, zo meldt Green Car Congress, zou de eliminatie van kobalt de kosten kunnen terugdringen tot ongeveer 110 à 120 dollar. LFP-batterijen zouden echter theoretisch $100/kWh kunnen bereiken tegen 2024, meldt Forbes, en $61/kWh tegen 2030. Maar dan moet er nog wel een commerciële versie op de markt komen. Hetzelfde geldt voor de batterij van de University of Texas. Maar in dat geval hebben de onderzoekers er al een bedrijf voor opgericht om het te commercialiseren: TexPower.

Gerelativeerd: Zijn elektrische vrachtwagens gedoemd om de status van ‘lifestyle vehicle’ te krijgen?

Wat is de plaats van Toyota’s solid-state batterij voor elektrische auto’s? Op dit moment werkt de autofabrikant aan een oplossing voor de neiging van Li-S-batterijen om na verloop van tijd te vervormen. Bovendien vereist het maken van een Li-S EV-batterij een zorgvuldig gecontroleerde omgeving met een ultralaag vochtgehalte. De eerste werkende prototypes zullen op z’n vroegst in 2025 te zien zijn. En zelfs dan zal het nog een paar jaar duren voordat de prijs daalt, vanwege het lage productievolume.

Maar al deze ontwikkelingen zijn nog steeds een stap in de richting van het betaalbaarder en bereikbaarder maken van EV’s voor iedereen.

Volg meer updates van MotorBiscuit op onze Facebook-pagina.