Er zijn meerdere manieren om een (symbolisch) bereik van 1000 kilometer te bereiken met een EV. Simpel gezegd zijn er twee, min of meer tegengestelde, benaderingen. De eerste benadering is het eenvoudigweg vergroten van de accucapaciteit, een methode die tegenwoordig vooral wordt toegepast bij grote en zware voertuigen. Hoewel deze methode werkt, gaat het verhoogde gewicht ten koste van de efficiëntie. Dit kan gedeeltelijk worden gecompenseerd door het gebruik van nieuwe accutechnologie, die onder andere ook in de EQXX wordt toegepast. De andere benadering is het optimaliseren van het ontwerp en de componenten om het energiegebruik waar mogelijk te verminderen. Zoals eerder vermeld, hangt dit ook samen met de vorm van de carrosserie: bij een grote suv of pick-up is er minder ruimte om dit effectief te doen, onder meer omdat het frontale oppervlak en het gewicht veel groter zijn.
Nieuwe generatie accucellen
Zoals eerder vermeld in een serie achtergrondartikelen over nieuwe accutechnologie, is de energiedichtheid in het afgelopen decennium ruwweg verdubbeld. In 2010 was 150Wh/kg op celniveau al baanbrekend, maar tegenwoordig zitten moderne cellen al op 300Wh/kg en meer. Nieuwe technologieën, zoals het toevoegen van silicium aan de grafietanode, zullen dit op korte termijn nog verder verhogen; zie ook dit artikel. Tegelijkertijd staan andere nieuwe technologieën ook in de startblokken, zoals LFMP, natrium, zwavel, lithium-air en solidstate.
Voor de EQXX zijn nieuwe cellen gebruikt met een grafietanode die 15 procent silicium bevat. Het gaat om cellen uit 2021 die destijds nog niet in productieauto's werden gebruikt, maar die wel een aanzienlijk hogere energiedichtheid bieden dan reguliere cellen. Een siliciumatoom kan meer dan één lithiumion binden, waardoor het per kilogram veel meer lithium kan bevatten en daardoor een veel hogere energiedichtheid kan bieden. Dankzij de nieuwe technologie is het volume van de cellen 50 procent kleiner en is het totale accupakket 30 procent lichter dan dat van een EQS. Ook dit komt het bereik ten goede. Een beperkt aantal EV's maakt ook gebruik van een anode die deels uit silicium bestaat, maar meestal is dat niet meer dan 5 tot 10 procent.
Op langere termijn zou silicium grafiet volledig kunnen vervangen, mits de uitdagingen kunnen worden overwonnen. Dit zou accucellen met een energiedichtheid van 450 tot 1000Wh/kg mogelijk kunnen maken. Onder andere Leydenjar, Amprius en CATL hebben al cellen van 500Wh/kg aangekondigd. Deze cellen bieden een factor 3,3 meer energie dan de cellen uit 2010.
Grotere auto, grotere accu
Andere trend: kleine EV's
Tegelijk met de opmars van steeds grotere auto's is er een tegenovergestelde trend zichtbaar: er rijden steeds meer kleine elektrische voertuigen op de weg. Dit zijn tweezitters met een beperkt bereik van ongeveer 100km en een maximale snelheid van 80 tot 100km/u. Voorbeelden hiervan zijn de Citroën Ami, XEV, Opel Rocks E en Microlino. Dit soort auto's rijdt vooral in en rond steden en worden ook wel lev of sev genoemd, wat staat voor light EV en small EV. Ook in China zijn dit soort auto's sterk in opmars. Een voorbeeld is de Wuling Hong Guang MINI EV die een bereik van 120km en een maximale snelheid van 100km/u heeft en 5000 dollar kost.
Stel dat een accu twee keer zoveel energie bevat, wat zouden autofabrikanten daar dan mee kunnen doen? De eerste optie is om dezelfde hoeveelheid cellen te gebruiken, en dus ongeveer hetzelfde gewicht, om het rijbereik te vergroten. De tweede optie is om het aantal cellen te halveren en het gewicht te verlagen, terwijl hetzelfde bereik wordt behouden, waarschijnlijk zelfs meer dankzij het lagere gewicht. De derde optie is een mix van beide: iets minder cellen, maar toch een groter bereik.
Het is alleen de vraag of de toename van de energiedichtheid van de accuchemie de verdere toename van steeds groter en zwaarder wordende auto's kan bijbenen. Rijbereik en accucapaciteit hebben een directe relatie, maar die is niet lineair. Een grotere accu leidt tot een groter bereik, maar ook tot een hoger gewicht. Daardoor is het technisch een veel grotere uitdaging om een grote suv of pick-up een bereik van 1000km te geven dan een sedan, omdat dit een zeer grote accu vereist die de efficiëntie van de auto beperkt. Dit doet de winst van een groter accupakket deels teniet. De keuze voor componenten, zoals het aantal elektromotoren en hun vermogen, heeft ook een directe invloed op de energieconsumptie.
Tot slot
Nieuwe accutechnologie leidt dus niet per definitie tot lichtere EV's. Als autofabrikanten de verbeterde cellen gebruiken om het rijbereik te vergroten, blijft het gewicht ongeveer gelijk. Immers, de energiedichtheid van de cellen is dan verbeterd en het aantal blijft in dat geval gelijk. Het zou goed kunnen dat de trend van de afgelopen jaren zich voortzet, aangezien er aanzienlijke vooruitgang is geboekt in zowel de capaciteit van accupakketten als het bereik. In 2010 hadden de meeste EV’s, zoals de Nissan Leaf, een accucapaciteit van ongeveer 24kWh, wat resulteerde in een bereik van zo'n 120km. In de volgende jaren nam die capaciteit geleidelijk toe, naar 30, 40 en uiteindelijk 62kWh. Opvallend genoeg bleef het volume van het accupakket gelijk, wat in theorie betekent dat het ook upgradable is. Tegenwoordig is een accucapaciteit van ongeveer 64kWh gebruikelijk en zijn EV's die meer dan 400km kunnen rijden al vrij gebruikelijk. Afgezien van de 750km van het eerdergenoemde Mercedes Concept CLA, zien we in het luxe segment steeds vaker een bereik van tussen de 600 en 700km, met de 830km van de Lucid Air als voorlopige recordhouder. Die EV met een bereik van 1000 km komt er dus wel aan. Maar de kans is groot dat het geen dikke suv zal zijn.