Is de vijf minuten-batterij het begin van de grote oplaadverandering?

25.06.2021 Simone Tresoor

Is de vijf minuten-batterij het begin van de grote oplaadverandering?

De ontwikkeling van batterijen is zeer belangrijk voor de toekomst van EV’s. Overal ter wereld zijn bedrijven bezig de drie grootste knelpunten van accu’s voor voertuigen te tackelen. De Israëlische start-up StoreDot zet inmiddels grote stappen op dit gebied met zijn vijf minuten-accu, oftewel de XFC-batterij.

Een te lange laadduur, een te kleine actieradius en het beperkte aantal keren dat je de accu in totaal kunt opladen voordat hij gaat inboeten aan kracht zijn vaak doorslaggevend om geen elektrische auto aan te schaffen. Als deze beren op de weg geschoten zouden zijn, worden heel wat twijfelende aspirant-kopers van een elektrische auto over de streep getrokken.

‘Elk scheikundeboek zegt dat het niet kan, maar wij bewijzen het tegendeel'

Ultra fast charging kan het omslagpunt worden voor EV’s. Niemand vindt het handig om 7 uur te wachten tot zijn auto geladen is. Gelukkig zegt StoreDot dat zijn batterij over drie jaar in massaproductie gaat. Zal het dan toch echt lukken? StoreDot: “We hebben het chemische proces van de batterij volledig moeten aanpassen. Elk scheikundeboek zegt dat dat niet kan, maar wij bewijzen het tegendeel met onze nieuwe technologie.”

De Israëli’s ontwierpen een accu die binnen vijf minuten volledig kan worden opgeladen. Ze vervingen het grafiet, dat in traditionele lithium-ionbatterijen wordt gebruikt, door nanodeeltjes op basis van germanium, waarin ionen snel en gemakkelijker kunnen passeren. StoreDot is van plan om volgend jaar over te stappen op silicium – een stuk minder duur dan germanium – om de kosten gelijk te maken aan lithium-ionbatterijen. Begin dit jaar werd een eerste prototype gepresenteerd.

1000 cycli
StoreDot heeft inmiddels een overeenkomst voor serieproductie getekend met het Chinese bedrijf EVE Energy, een van ’s werelds toonaangevende leveranciers van onderdelen voor elektrische auto’s en energieopslagsystemen. BP, Daimler en Samsung hebben al aangegeven enthousiast te zijn en autofabrikanten die interesse zouden hebben kunnen eind dit jaar een prototype testen.

Onlangs werd de nieuwe technologie gedemonstreerd op een elektrische scooter. De lege accu was inderdaad binnen vijf minuten opgeladen.  De Israëli’s beweren dat de batterij 1000 cycli kan worden opgeladen met behoud van 80 procent van de oorspronkelijke capaciteit. Het bedrijf zegt binnenkort te komen met een vijf minuten batterij voor EV’s met een actieradius van 300 kilometer. Dit laatste is dan nog wel wat schamel en zou een punt van verbetering kunnen zijn. Mocht het inderdaad goed werken dan is StoreDot van plan de technologie tevens door te ontwikkelen voor smartphones en laptops.

‘De technologie is vernieuwend, maar niet uniek’
Peter Notten, professor energieopslagmaterialen van de TU Eindhoven over deze ontwikkeling: “StoreDot positioneert zich uiteraard graag met deze technologie, die vernieuwend is, maar niet uniek. Over de hele wereld zijn tientallen fabrikanten met hetzelfde bezig. Waar ze wel uniek in zijn is dat snelle laden, waar ook weer een kanttekening bij moet worden geplaatst, want te vol laden kan weer zorgen voor allerlei ongewenste neveneffecten. Dit concept is overigens 15 jaar geleden al gepubliceerd.”

Volume-expansie en Solid Electrolyt Interface zijn de twee problemen
Notten vervolgt: “Interessant is wel dat ze met germanium werken. Silicium en germanium hebben een groot probleem voor wat betreft de volume-expansie: de capaciteit is zo groot en daardoor gaat de silicium uitrekken als er lithium in opgeslagen wordt en dat kan tot 400 procent gaan. Als je dat heel erg snel doet dan scheuren die deeltjes en dat is de reden dat ze nano-deeltjes gebruiken, want die deeltjes zullen inderdaad wel heel stabiel zijn.”

“Het tweede probleem is de Solid Electrolyt Interface, dat is een laagje dat gevormd wordt op het oppervlak van in dit geval silicium. Die laag is nogal dik en groeit ook steeds door. Daarmee verlies je capaciteit als je gaat laden en ontladen en waarschijnlijk is dat de reden dat de energie van deze batterij steeds lager wordt tijdens herhaaldelijk laden en ontladen.

Ze laden waarschijnlijk niet het gehele silicium, maar slechts een fractie, dan gebruik je maar een klein deel van de potentiële opslagcapaciteit van de siliciumelektroden, omdat de volumeexpansie dan minder groot is. De siliciumhuid is niet dicht maar poreus en daardoor kan hij voortdurend verder aangroeien. Ik vermoed dat dat de reden is dat ze momenteel nog maar een deel van de opslagcapaciteit gebruiken waardoor de actieradius relatief klein is. Daar zullen ze de komende tijd nog wel aan moeten werken.”