TNO ziet potentie in semi-solid thuisbatterijen, maar benadrukt belang van totaalontwerp

Thuisbatterij.nl brengt met de Indevolt SolidFlex naar eigen zeggen de eerste plug-in thuisbatterij met semi-solidtechnologie op de Nederlandse markt. Volgens het bedrijf maakt de nieuwe batterijtechnologie een volgende stap mogelijk op het gebied van energieopslag voor huishoudens. Fabrikanten noemen daarbij onder meer betere veiligheid, een langere levensduur en een hogere energiedichtheid als voordelen. Maar in hoeverre zijn die claims technisch al te onderbouwen? Solar365 vroeg het aan batterijonderzoeker Feye Hoekstra van TNO.

Verschil zit in het elektrolyt

Het fundamentele verschil tussen een conventionele lithium-ijzerfosfaat (LFP)-batterij en een semi-solid batterij zit volgens Hoekstra niet in de elektroden, maar in het elektrolyt. Dat is de stof die ervoor zorgt dat lithium-ionen zich tussen de positieve en negatieve elektrode kunnen verplaatsen.

"Bij een conventionele batterij is dat volledig vloeibaar. Bij een semi-solid batterij bestaat dat elektrolyt deels uit een gelachtige substantie." Juist dat aangepaste elektrolyt wordt door fabrikanten aangevoerd als reden waarom de batterij veiliger zou zijn.

Veiligheid draait om het totale systeem

Dat een semi-solid batterij theoretisch veiliger kan zijn, sluit Hoekstra niet uit. Het elektrolyt is immers een van de onderdelen die bij een defect als eerste kan ontbranden.

Toch plaatst hij daarbij een belangrijke kanttekening. "De veiligheid van een thuisbatterij wordt uiteindelijk veel meer bepaald door het complete systeem. Hoe zijn de cellen met elkaar verbonden? Welk batterijmanagementsysteem wordt gebruikt? Hoe is het pakket ontworpen? Dat zijn minstens zo belangrijke factoren."  Volgens hem kan een goed ontworpen LFP-batterij daardoor net zo veilig zijn als een semi-solid variant.

Hogere energiedichtheid niet direct zichtbaar

Een ander veelgenoemd verkoopargument is de hogere energiedichtheid. Hoekstra vergeleek daarvoor de datasheets van verschillende commerciële thuisbatterijen. Daaruit blijkt volgens hem geen duidelijk voordeel voor de semi-solid batterij.

"Op basis van de beschikbare gegevens op systeemniveau (inclusief behuizing, etc) springt deze technologie er niet uit. De energiedichtheid ligt gewoon tussen die van andere commerciële systemen." Volgens hem is op basis van de beschikbare marktgegevens dan ook nog niet vast te stellen dat semi-solidtechnologie automatisch leidt tot een hogere energiedichtheid voor thuisbatterijen.

Langere levensduur hangt af van gebruik

Ook de claim van een langere levensduur vraagt volgens Hoekstra om nuance. "Batterijen verouderen door allerlei chemische reacties. Er zijn aanwijzingen dat die daadwerkelijk minder optreden bij een semi-solid elektrolyt, maar of dit voor LFP batterijen ook significant is, is op dit moment niet duidelijk."

Fabrikanten spreken regelmatig over 8.000 tot 10.000 laadcycli, maar dergelijke aantallen zijn volgens hem ook met conventionele LFP-batterijen haalbaar. Hoe lang een batterij meegaat, hangt bovendien sterk af van de omstandigheden waarin deze wordt gebruikt, zoals temperatuur, laadstrategie en ontlaadgedrag.

Tussenstap richting solid-state

Hoewel semi-solid batterijen regelmatig als een nieuwe generatie batterijtechnologie worden gepresenteerd, ziet Hoekstra de techniek vooral als een tussenstap richting volledig solid-state batterijen.

"Solid-state is al jaren de grote belofte. Semi-solid kan een nuttige tussenstap zijn, maar ik zie op dit moment nog geen overtuigend bewijs dat consumenten hierdoor ineens een veel betere thuisbatterij krijgen."

Veiligheid belangrijkste meerwaarde

Volgens Hoekstra ligt de grootste potentiële meerwaarde van semi-solidtechnologie uiteindelijk bij de veiligheid, mits fabrikanten die ook met onafhankelijke testresultaten kunnen aantonen.

"Veel mensen realiseren zich niet hoeveel energie zelfs een thuisbatterij van 5 kilowattuur bevat. Daarom is het belangrijk dat veiligheidsclaims ook daadwerkelijk worden onderbouwd."

Daarnaast wijst hij erop dat consumenten zich niet blind moeten staren op merknamen. Wereldwijd is er een tiental van grote producenten van batterijcellen, waardoor verschillende thuisbatterijmerken zomaar dezelfde cellen zouden kunnen gebruiken. De uiteindelijke kwaliteit wordt daardoor vooral bepaald door de manier waarop het complete batterijsysteem is ontworpen.