stylishwebs TOKYO/SINGAPORE — Toyota heeft een investering van $ 13,5 miljard aangekondigd in batterijen voor elektrische auto’s, inclusief solid-state batterijen. Solid-state-batterijen kunnen een doorbraak betekenen voor elektrische voertuigen (EV’s) door meer energie op te slaan, sneller op te laden en meer veiligheid te bieden dan vloeibare lithium-ionbatterijen, waardoor de verschuiving van auto’s op fossiele brandstoffen wordt versneld.
Hoe zijn zij verschillend?
Solid-state batterijen gebruiken dunne lagen vaste elektrolyten, die lithiumionen tussen elektroden dragen.
Lithium-ion (li-ion) batterijen gebruiken vloeibare elektrolyten en hebben afscheiders die voorkomen dat de positieve elektrode in contact komt met de negatieve elektrode.
Momenteel worden solid-state batterijen gebruikt in apparaten zoals pacemakers en slimme horloges.
De massamarktproductie van deze batterijen voor EV’s duurt drie tot vijf jaar, zeggen experts.
Wat zijn de voordelen?
Ze zijn waarschijnlijk veiliger en stabieler dan vloeibare li-ionbatterijen waarin de elektrolyt vluchtig en ontvlambaar is bij hoge temperaturen. Dit maakt elektrische voertuigen die gebruikmaken van li-ionbatterijen kwetsbaarder voor branden en chemische lekken.
Verhoogde stabiliteit betekent sneller opladen en vermindert de behoefte aan omvangrijke veiligheidsuitrusting.
Ze kunnen meer energie bevatten dan vloeibare li-ionbatterijen, waardoor de overstap van benzinevoertuigen naar elektrische voertuigen wordt versneld, omdat bestuurders niet zo vaak hoeven te stoppen om hun auto op te laden.
Waarom zijn ze moeilijk in massa te produceren?
Autofabrikanten en technologiebedrijven hebben één voor één solid-state li-ionbatterijcellen geproduceerd in een laboratorium, maar zijn er tot nu toe niet in geslaagd om dat op te schalen naar massaproductie.
Het is moeilijk om een vaste elektrolyt te ontwerpen die stabiel, chemisch inert en toch een goede ionengeleider tussen de elektroden is. Ze zijn duur om te fabriceren en zijn vatbaar voor barsten vanwege de broosheid van de elektrolyten wanneer ze uitzetten en samentrekken tijdens gebruik.
Momenteel kost een vastestofcel ongeveer acht keer meer om te maken dan een vloeibare li-ionbatterij, zeggen experts.
Wie probeert ze te maken?
Japans Toyota Motor Corp is een van de koplopers op het gebied van massaproductie van solid-state batterijen. Het heeft gezegd dat het worstelt met hun korte levensduur, maar is toch van plan om ze medio 2020 te gaan maken.
Naast het interne onderzoek van Toyota, heeft Toyota samengewerkt met het Japanse Panasonic Corp om deze powerpacks te ontwikkelen met hun onderneming Prime Planet Energy & Solutions Inc.
Op de hielen heeft het Duitse Volkswagen geïnvesteerd in het door Bill Gates gesteunde Amerikaanse batterijbedrijf QuantumScape Corp, dat ernaar streeft zijn batterij in 2024 te introduceren voor de EV’s van VW en uiteindelijk voor andere autofabrikanten.
VW zegt dat de batterij ongeveer 30% meer bereik zal bieden dan een vloeibare batterij en in 12 minuten tot 80% capaciteit zal opladen, wat minder is dan de helft van de tijd die de snelst opladende li-ioncellen die nu beschikbaar zijn.
Stellantis, in januari gevormd door de fusie van de Italiaans-Amerikaanse autofabrikant Fiat Chrysler en het Franse PSA, heeft een onderneming genaamd Automotive Cells Co met TotalEnergies en een partnerschap met het Chinese Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL). Stellaantis is van plan om tegen 2026 solid-state batterijen te introduceren.
Ford Motor Co en BMW AG hebben geïnvesteerd in het opstarten van Solid Power, dat zegt dat zijn solid-state technologie 50% meer energiedichtheid kan leveren dan de huidige lithium-ionbatterijen. Ford verwacht tegen het midden van het decennium de batterijkosten met 40% te verlagen.
Het Zuid-Koreaanse Hyundai Motor, dat heeft geïnvesteerd in het opstarten van SolidEnergy Systems, is van plan om in 2030 solid-state batterijen in massa te produceren.
Samsung SDI Co Ltd, een dochteronderneming van Samsung Electronics Co Ltd, werkt aan de ontwikkeling van solid-state batterijen.
EV-marktleider Tesla Inc heeft tot nu toe niet gezegd dat het solid-state cellen in zijn auto’s wil ontwikkelen of gebruiken.
