Voordelen solid state batterij
Doordat bij een solid state batterij de vloeibare geleider uit de accu wordt gehaald verdwijnt het brandbare element, waardoor brand- en explosiegevaar bij schade of kortsluiting tot het verleden behoren. Naast een stukje veiligheid levert het verwijderen van het vloeibare element meer ruimte op, waardoor er meer modules kunnen worden geplaatst die stroom opslaan. Ook wordt het accupakket lichter, doordat bij de implementatie van een solid state accupakket geen warmtemanagementsysteem meer nodig is. Andere voordelen zijn dat er voor een solid state accupakket geen schaarse metalen als nikkel en kobalt meer nodig zijn en de anode lithium based is, maar in een andere vorm.
1.000x laden zonder laadverlies
Naast bovenstaande genoemde voordelen, levert de solid state batterij nog meer voordelen op voor de elektrische rijder. Zo zal het laden en ontladen zo’n zes keer sneller gaan dan bij lithium-ion-batterijen, omdat de elektronen makkelijker kunnen bewegen. Dat betekent concreet dat je in een kwartier tot maximaal een halfuur klaar bent met laden. Je hoeft daarnaast ook minder vaak te laden, omdat een solid state accupakket meer stroom kan opslaan. Onderzoekers voorspellen daarbij dat een solid state accu zeker 1.000 keer opgeladen kan worden zonder verlies van laadcapaciteit.
De solide state batterij heeft inderdaad vele voordelen. Voor recycling geldt, net als bij een lithium-ion-batterij, dat de verwerking kostbaar zal zijn. Niet alleen omdat de omvang in eerste instantie klein zal zijn, maar ook vanwege de lage waarde van de materialen die teruggewonnen worden
Janet Kes, Manager Batterijen ARN
Kans op kortsluiting
Hoewel dit allemaal heel veelbelovend klinkt, gaat de ontwikkeling van deze batterij toch moeizaam. Dit heeft drie oorzaken: 1. het uitzetten en krimpen van de accu, 2. de zogenaamde dendrieten en 3. de hoge prijs van de solid state batterij. Hoewel het uitzetten en krimpen van de accu ook bij een lithium-ion-accu speelt, zorgt het bij de solid state batterij voor problemen, omdat de elementen van een solid state batterij dichter op elkaar zijn geplakt en de gebruikte materialen met verschillende snelheden uitzetten en krimpen. Hierdoor bestaat het gevaar dat er scheurtjes ontstaan. Deze scheurtjes verminderen de werking van de batterij of kunnen voor kortsluiting zorgen. Ook de zogenaamde dendrieten, scherpe uitsteeksels die gevormd worden doordat lithium-ionen niet worden opgenomen in de anode waardoor ze blijven plakken op het oppervlak en wortelvormige structuren vormen, kunnen kortsluiting veroorzaken. De uitdaging is om een materiaal tussen de anode en kathode te vinden die elektronen doorlaat, maar dendrieten tegenhoudt. Tot slot is de technologie, omdat het nog niet op grote schaal wordt toegepast, nog heel kostbaar.
‘Batterijrecycling wordt hierdoor ingewikkelder’
Waar er dus nog volop gewerkt wordt aan het op de markt brengen van de solid state batterij, denken we als ARN al na over de toekomstige recycling. Janet Kes van ARN: “De solide state batterij heeft inderdaad eerdergenoemde voordelen. Voor recycling geldt, net als bij een lithium-ion-batterij, dat de verwerking kostbaar zal zijn. Niet alleen omdat de omvang in eerste instantie klein zal zijn, maar ook vanwege de lage waarde van de materialen die teruggewonnen worden. Daar komt bij dat alle technologische ontwikkelingen nu toegespitst zijn op batterijen waar schaarse metalen als nikkel, kobalt, mangaan en lithium uit teruggewonnen kunnen worden. Batterijrecycling zal in die zin ingewikkelder worden. Voor een goede verwerking zullen de verschillende batterijen gescheiden ingezameld en verwerkt moeten worden. Dit is niet alleen duurder, maar het is ook van belang dat er voor de verschillende batterijen voldoende verwerkingstechnologie en verwerkingscapaciteit is.”
Autofabrikanten en de solid state batterij
Ondanks de nog te nemen hobbels investeren autofabrikanten massaal in de ontwikkeling van de solid state batterij. Zo werkt Volkswagen nauw samen met QuantumScape, marktleider op het gebied van de solid state batterij. Mercedes-Benz en Stellantis (Peugeot, Citroën, Fiat, Chrysler, Opel) werken samen met Factorial Energy. Dit bedrijf belooft dat hun solid state technologie te bouwen is op bestaande productielijnen voor lithium-ion-accupakketten. BMW en Ford werken samen met de startup Solid Power en Toyota kijkt of het met Panasonic een eigen solid state batterij kan ontwikkelen. Al deze automerken verwachten op korte termijn een elektrische auto met solid state accupakket op de markt te brengen. Het zal nog wel even duren voordat deze auto in massaproductie zal worden genomen, maar de gigantische investeringen beloven veel goeds.
