Hoewel je het misschien niet zou zeggen, ontwikkelt accutechnologie zich snel. Accucellen zijn in de afgelopen decennia vijf keer goedkoper geworden en bevatten twee tot drie keer meer energie per kilogram. Dankzij verbeterde en nieuwe chemische samenstellingen zet die trend zich door. Er is bovendien sprake van een exponentiële groei, zowel voor allerlei soorten elektrische voertuigen als voor energieopslag. In dit artikel kijken we terug naar de trends van 2024 en blikken we kort vooruit. Van de opmars van lfp-accu's, waarvan de opvolger lfmp alweer klaarstaat, tot silicium, zwavel en andere ontwikkelingen. En mogelijk zelfs binnenkort solidstate.
Verschuiving naar lfp
In 2024 zagen we een verdere opmars van lfp-accu’s in EV’s: lithiumijzerfosfaat. Die zijn goedkoper dan de gebruikelijke nmc-cellen, gaan bovendien langer mee en vereisen geen grondstoffen zoals nikkel en kobalt. Begin 2023 schreven we al een uitgebreid achtergrondartikel over lfp-cellen (LiFePO4). Deze chemie werd lang gezien als een inferieure techniek ten opzichte van nmc, met nikkel, mangaan en kobalt. Dat biedt een hogere energiedichtheid en is daardoor lichter. Vooral in een tijd van EV's met een beperkte range was dat van groot belang. Dankzij verbeteringen hebben lfp-cellen inmiddels ongeveer dezelfde dichtheid als nmc- en vergelijkbare nca-cellen van tien jaar geleden: circa 170Wh/kg.
:strip_exif()/i/2006993186.jpeg?f=imagearticlefull)
Tesla gebruikt al sinds eind 2021 lfp-cellen in de instapversies van de Model 3 en Y, variërend van 55kWh capaciteit in de eerste modellen tot 60kWh nu. Ook steeds meer andere autofabrikanten gebruiken lfp, zoals de Citroën met de e-C3. Soms is alleen het instapmodel voorzien van deze cellen en zit er een nmc-accu in de langeafstandsversie, zoals bij de Volvo EX30.
De Europese autofabrikanten zijn betrekkelijk laat met de adoptie van lfp, want in China is het merendeel van de EV's daarvan voorzien. Pedro Pacheco van Gartner zei in een achtergrondartikel over de situatie van de EV-markt dat Europese fabrikanten de opkomst van lfp-accu’s hebben onderschat, terwijl Chinese autobedrijven nauw samenwerken met lokale accufabrikanten om deze technologie op grote schaal te implementeren. "Daardoor hebben zelfs de bedrijven die aanvankelijk achterliepen op het gebied van elektrificatie nu een voorsprong genomen. Inmiddels heeft deze accuchemie zich in China snel ontwikkeld en is de energiedichtheid sterk verbeterd. BYD heeft zelfs een supersportwagen die een topsnelheid van 300km/u kan halen, de Yangwang U9, uitgerust met een lfp-accu."
:strip_exif()/i/2006993188.jpeg?f=imagenormal)
Het grootste nadeel van lfp is dat de energiedichtheid lager is dan nmc-cellen, die op celniveau momenteel 250 tot 300Wh/kg bieden. Maar daar staan diverse voordelen tegenover. Zoals benoemd vereist de lfp-chemie minder kritische grondstoffen: alleen lithium, ijzer en fosfaat, en geen nikkel of kobalt. Niet alleen is de milieu-impact daardoor lager, het betekent ook dat deze grondstoffen in de EU kunnen worden gewonnen en de cellen hier kunnen worden geproduceerd. Dat is een potentieel geopolitiek voordeel omdat de EU hiermee minder afhankelijk kan worden van het buitenland. Op dit moment zijn er geen accufabrieken waar lfp-cellen worden geproduceerd, omdat de auto-industrie vroeg om nmc. Door de minder kritische grondstoffen is de kostprijs van lfp ook nog veel lager dan van nmc-cellen, wat veel goedkopere EV's zou opleveren. In China is de prijs inmiddels spectaculair gedaald naar 52 tot 60 dollar per kWh.
Er zijn nog meer voordelen. Lfp-cellen zijn minder gevoelig voor oververhitting en brand, waardoor ze veiliger zijn in gebruik. Thuisaccu's maken daardoor vrijwel standaard gebruik van lfp. Het aantal cycli is ook hoger, en dus de levensduur. Waar nmc-cellen gemiddeld goed zijn voor 1000 tot 2300 cycli, laten lfp-cellen zich zeker 3000 tot 5000 keer opnieuw op- en ontladen, met uitschieters naar 10.000 keer. Dat blijkt uit laboratoriumtests op basis van commercieel verkrijgbare cellen. Volgens Paul Gasper, stafwetenschapper bij het National Renewable Energy Lab in de VS en gespecialiseerd in het testen en modelleren van de levensduur van accu's, komt dit door de mechanische en chemische stabiliteit van het positieve-elektrodemateriaal. "Perovskietoxide-positieve elektroden, zoals nmc, nma en nca, zetten veel meer uit en krimpen meer dan lfp bij ontlading en lading. Chemische reacties leiden na verloop van tijd tot mechanische schade, waardoor de capaciteit langzaam afneemt. Bij lfp is vrijwel geen sprake van het uitzetten of krimpen van de elektroden."
Uit recent onderzoek van consultancybureau P3 Group kwamen lfp-accu’s ook beter uit een praktijktest, hoewel ook nmc beter presteerde dan verwacht. Praktijkgegevens toonden aan dat lfp-accu’s vaak meer dan 90 procent van hun oorspronkelijke capaciteit behouden, zelfs bij hoge kilometerstanden. De chemie bleek beter bestand tegen hoge laad- en ontlaadcycli en minder gevoelig voor hoge laadsnelheden.
Lfmp
Begin dit jaar schreven we dat er nog een interessante variant van lfp aan zit te komen: lfmp. Deze accu's combineren de voordelen van lfp, zoals de veiligheid en lage kosten, met een hogere energiedichtheid dankzij het toevoegen van mangaan. Het gaat om ongeveer 20 procent meer energie, dus ongeveer 230Wh/kg, waardoor de prestatiekloof met nmc kleiner wordt, terwijl de duurzaamheid behouden blijft. Ondanks de betere energiedichtheid dan standaard lfp-cellen, zou de langere levensduur en verbeterde veiligheid ten opzichte van nmc behouden blijven, hoewel het aantal cycli momenteel nog wel lager ligt dan lfp. Onder andere CATL, BYD, Gotion en Eve Energy zouden lfmp-cellen in ontwikkeling hebben. Voor zover bekend zitten ze op dit moment nog niet in EV's, al schijnt SAIC, van MG, wel testvoertuigen hebben rondrijden. Ook Geely en Xpeng hebben aangegeven ermee bezig te zijn. Volgens geruchten zou CATL's M3P-lfp-accu ook mangaan bevatten, wat de hogere dichtheid zou verklaren.
:strip_exif()/i/2005724270.jpeg?f=imagearticlefull)
Accu's met silicium
:fill(white):strip_exif()/i/2005733894.jpeg?f=imagemedium)
Er wordt ook gewerkt aan verbeterde nmc-cellen. Zelfs als er meer lfp-cellen gebruikt zullen worden in elektrische voertuigen, zal er vraag blijven naar modellen die zich onderscheiden door een groot bereik of juist door een zo licht mogelijk ontwerp, denk bijvoorbeeld aan de luchtvaart. In de kathode wordt steeds minder kobalt gebruikt en meer nikkel toegevoegd. Tegelijkertijd wordt steeds vaker silicium toegevoegd aan de anode. Die anode is nu van grafiet, maar silicium is niet alleen duurzamer en goedkoper, maar kan ook meer lithiumionen opnemen. Grafiet kan één lithiumatoom per zes koolstofatomen opnemen, terwijl een siliciumatoom meer dan één lithiumion kan binden; in theorie kan een anode van silicium twaalf keer zoveel lithium per kilogram bevatten in vergelijking met grafiet en dus een veel hogere energiedichtheid bieden. Het gebruik van silicium in plaats van grafiet kan de anodecapaciteit van een accu op papier met een factor tien tot twaalf verhogen. Let wel: dat is het theoretische potentieel, en alleen aan de anodekant, dus in de praktijk zullen de resultaten lager liggen. Op dit moment wordt gewerkt aan verschillende varianten, die 20 tot 100 procent meer energie kunnen opslaan dan reguliere cellen. In alle gevallen leidt dat tot lichtere accu's en minder grondstoffen, dankzij de hogere dichtheid. Volgens accumaker StoreDot is er voor een gemiddeld accupakket slechts 10kg silicium nodig in plaats van 60kg grafiet.

Er zijn momenteel twee verschillende strategieën waarop wordt ingezet. Het Amerikaanse Amprius en het Nederlandse Leydenjar mikken erop om grafiet volledig te vervangen door silicium, waardoor de energiedichtheid op celniveau in de praktijk bijna zou kunnen verdubbelen. Andere fabrikanten, zoals het eveneens Nederlandse E-Magy, richten zich op het gedeeltelijk vervangen van grafiet, wat eenvoudiger te realiseren zou zijn, zeker op korte termijn. Andere fabrikanten die hiermee bezig zijn, zijn onder andere Ionblox, StoreDot, Applied Materials, LG Chem, Samsung SDI en SolidPower.
Siliciumaccu's zijn geen toekomstpraat, maar bestaan al. Ze worden onder andere gebruikt in sommige langeafstands-Tesla's, varianten van de Mercedes-Benz G 580, en BMW heeft eerder gezegd ze te gaan gebruiken voor haar Neue Klasse-EV's die in 2025 worden verwacht. Mercedes-Benz heeft bevestigd dat de nieuwe CLA EV, tot nu toe Concept CLA geheten, een accu met toegevoegd silicium heeft. Zijn 85kWh-accu zou 20 procent meer energie bevatten dan reguliere nmc-accu's met een vergelijkbaar gewicht en zou uitkomen op een bereik van 750km (wltp).
Uiteraard kent deze technologie ook uitdagingen. Bolletjes silicium kunnen lithium opnemen door een kristal van lithium en silicium te vormen (Li15Si4), maar het probleem hierbij is dat de bolletjes bij het opladen uitzetten tot wel 360 procent van hun oorspronkelijke grootte en vervolgens kunnen scheuren. Daardoor is een speciale structuur nodig, die ruimte laat voor het uitzetten. Het is momenteel eenvoudiger om gedeeltelijk silicium toe te voegen aan een anode dan grafiet volledig te vervangen. Diverse accuontwikkelaars zeggen oplossingen te hebben voor het opzwellen, zoals nanodeeltjes.
De Concept CLA, met op de achtergrond het studiemodel EQXX
Natrium
Een andere veelbelovende ontwikkeling zijn accucellen op basis van natrium, in het Engels sodium, in plaats van lithium. Natriumionaccu's vereisen minder kritische grondstoffen. De voornaamste grondstof is natriumchloride (NaCl), oftewel keukenzout. De anode hoeft niet per se van grafiet te zijn en de kathode bevat geen kobalt. De grondstoffen voor dit type accu zijn minder geopolitiek beladen, omdat ze goedkoper zijn om te produceren en op vrijwel ieder continent te vinden zijn.

Natrium lijkt veel op lithium. Ze horen beide tot de groep alkalimetalen in het periodiek systeem en zowel lithium als natrium koppelen een enkel elektron aan zich. Dat betekent dat het dezelfde hoeveelheid energie levert als je evenveel natrium- als lithiumatomen in een accu stopt. Een natriumatoom is echter veel groter en daardoor lastiger om door een structuur heen te krijgen, zoals de elektrolyt tussen de min- en pluspool. Daardoor is de energiedichtheid lager. De natriumioncellen die momenteel geschikt zijn voor productie, hebben een energiedichtheid van ongeveer 90 tot 160Wh/kg. Die dichtheid is vergelijkbaar met de eerdergenoemde lfp-cellen, die we tegenwoordig steeds vaker zien in thuisaccu's en elektrische auto's.
CATL is een van de grootste accufabrikanten ter wereld en een van de prominentste spelers op het gebied van natriumaccu's. Al in 2021 stelden woordvoerders van het bedrijf dat de productiecellen op dat moment op 160Wh/kg zaten en dat er werd gewerkt aan een tweede generatie, die 200Wh/kg zou kunnen bevatten. CATL is bovendien erg positief over de prestaties van de natriumcellen, hoewel die momenteel nog in een kleinere oplage in een pilotproductiefaciliteit worden geproduceerd. Volgens de Chinese fabrikant kunnen de cellen in 15 minuten worden volgeladen tot 80 procent state-of-charge. Verder zijn ze volgens CATL minder brandgevaarlijk dan traditionele lithiumcellen en presteren ze zeer goed bij lage temperaturen, tot wel -20 graden Celsius. De accu zou dan nog steeds 90 procent van zijn capaciteit kunnen vasthouden. CATL stelt dat natriumionaccu's van de eerste generatie beter zijn dan lithiumioncellen van een jaar of zeven geleden en dat ze ook interessant zijn voor gebruik in EV's. BYD is van plan om binnenkort een kleine EV, vermoedelijk de Seagull, uit te brengen met een dergelijke accu. Ook het Britse Faradion heeft al natriumcellen geproduceerd, die onder andere in Australië als energiebuffer worden gebruikt.
In 2024 waren er twee doorbraken op het gebied van natriumaccu's. Onderzoekers van verschillende universiteiten, waaronder de TU Delft, ontdekten een nieuwe chemische samenstelling die natriumionaccu's beter laat concurreren met lithiumionaccu's. In het lab leidde dit tot een aanzienlijk langere levensduur, sneller laden en een hogere energiedichtheid. In Nature publiceerden de onderzoekers hun concept met een kathode op basis van een combinatie van natrium (Na), lithium (Li), nikkel (Ni), mangaan (Mn) en titanium (Ti). Natriumionen zijn groter dan lithiumionen, wat beperkingen oplevert voor het maximale laadvermogen, maar de nieuwe samenstelling en structuur van de kathode bevordert een hoge verspreidingsgraad van natriumionen, wat snellere laad- en ontlaadprocessen mogelijk maakt dan bij de huidige natriumaccu's. Volgens het onderzoek wordt de levensduur met 20 tot 40 procent verlengd ten opzichte van bestaande natriumaccu's. In het lab hadden de experimentele cellen na continu snelladen op 3C na ruim 700 laadcycli nog 80 procent van de capaciteit over en tijdens een ander experiment zelfs 1000 cycli en 88 procent restcapaciteit. Volgens de studie werd op elektrodeniveau een energiedichtheid behaald van 260Wh/kg, wat bijzonder hoog is voor natriumcellen. Op celniveau, inclusief behuizing, anode, separator en elektrolyt, komt dat iets lager uit: naar schatting 210Wh/kg uitgaande van circa 80 procent. Dat is een enorme verbetering ten opzichte van de gravimetrische energiedichtheid van lfp en bestaande natriumioncellen van circa 160Wh/kg. Volgens de studie sluit de nieuwe samenstelling goed aan op bestaande productieprocessen voor lithiumionaccu's, wat de implementatie in commerciële toepassingen kan vergemakkelijken.
In juli 2024 meldden onderzoekers van het Amerikaanse Laboratory for Energy Storage and Conversion dat zij een natriumsolidstateaccu zonder anode hadden ontwikkeld. Deze is goedkoper te produceren dan bestaande natrium- en lithiumionaccu's en heeft een hogere energiedichtheid. Vrijwel alle oplaadbare accucellen van dit moment maken gebruik van een anode om ionen op te slaan tijdens het opladen. Bij gebruik stromen de ionen van de anode via een elektrolyt naar de kathode, waardoor apparaten van stroom worden voorzien. De nieuw ontwikkelde accucellen gebruiken geen traditionele anode, maar slaan de ionen direct op de stroomcollector op door middel van elektrochemische depositie van alkalimetaal. Dit resulteert in een hogere celspanning, lagere kosten en een verhoogde energiedichtheid.
De ontwikkelde natriumsolidstateaccu gebruikt een aluminium stroomcollector in poedervorm, die als een vloeistof kan vloeien. Tijdens de assemblage wordt dit poeder onder hoge druk samengeperst tot een solide stroomcollector die een vloeistofachtig contact met de elektrolyt behoudt.
:strip_exif()/i/2006812154.jpeg?f=imagenormal)
Zwavelaccu's
Een ander veelbelovend type accu zijn zwavelaccu's. Lithiumzwavelaccu's zijn goedkoper te produceren, omdat zwavel een overvloedig en goedkoop materiaal is in tegenstelling tot de schaarse en dure metalen die worden gebruikt in nmc-accu's. Maar het grootste voordeel van zwavelaccu's is de hoge energiedichtheid.
:fill(white):strip_exif()/i/2005909636.jpeg?f=imagemedium)
In een LiS-accu kan elk zwavelatoom effectief twee lithiumionen (Li+) en twee elektronen binden, wat leidt tot de vorming van lithiumsulfide (Li2S). Dit is veel effectiever dan conventionele lithiumionaccu's, waarin elk kathodeatoom, zoals kobalt, slechts één lithiumion en één elektron kan binden. Voor een zwavelaccu zijn dus minder grondstoffen nodig om dezelfde hoeveelheid energie op te slaan, wat resulteert in een veel hogere energiedichtheid. Met een dergelijke accu zouden EV's veel lichter kunnen worden en veel verder kunnen rijden. Voor voertuigen die zo licht mogelijk moeten zijn, zoals vliegtuigen, zouden dergelijke accu's zeer interessant zijn. De eFlyer 800 van Bye Aerospace zou een dergelijke accu gaan gebruiken.
Het theoretische potentieel is baanbrekend; de maximale energiedichtheid is maar liefst 2600Wh/kg, grofweg tien keer zoveel als bij de beste nmc-accu's van dit moment. Dat is in theorie, want in de praktijk kan dit nooit helemaal benut worden. Tegelijk maakt een andere variant, de natriumzwavelaccu, ofwel NaS-accu, ook indruk. Net als de eerder besproken natriumaccu heeft deze variant helemaal geen lithium nodig, maar zorgt natrium samen met de veelbelovende zwavelkathode voor de energieopslag. Omdat zowel natrium als zwavel vrij eenvoudig te winnen is, zou dat een veel goedkoper type accu opleveren, die bovendien in ieder werelddeel te produceren is. NaS-accu's zouden vooral voor stationaire energieopslag geschikt zijn, omdat ze een hoge werktemperatuur vereisen.
:strip_exif()/i/2007080582.jpeg?f=imagenormal)
Het Duitse Theion stelde eerder diverse LiS-accu's binnen enkele jaren op de markt te brengen. En in 2023 maakte autobedrijf Stellantis kenbaar dat het investeert in het accubedrijf Lyten, dat zich specialiseert in LiS-accu's. Volgens Stellantis 'resulteert dit in een geschatte 60 procent lagere ecologische voetafdruk dan de huidige beste accu's in hun klasse en een manier om de EV-accu met de laagste uitstoot op de wereldmarkt te bereiken. Grondstoffen voor lithiumzwavelaccu's kunnen lokaal worden ingekocht en geproduceerd in Noord-Amerika of Europa, waardoor de regionale leveringssoevereiniteit wordt versterkt. Deze technologie komt tegemoet aan de behoeften van industrieën die op zoek zijn naar lichtgewicht accu's met een hoge energiedichtheid.
Ondanks eerdere beloften lijken zwavelaccu's minder productierijp dan silicium-, lfmp- of natriumaccu's. De voornaamste uitdaging is het zogenaamde shuttle-effect. Tijdens de ontlaadcyclus reageren lithiumionen uit de anode met zwavel in de kathode, waardoor lithiumpolysulfiden ontstaan. Deze polysulfiden zijn oplosbaar in de elektrolyt en kunnen 'zoekraken', waardoor de nettocapaciteit langzaam afneemt. Het aantal cycli is daardoor nog lager dan andere varianten. Lyten zou van plan zijn om in Nevada een gigafabriek voor LiS-accu's te bouwen. De bouw zou in 2027 beginnen.
Solidstate
Een solidstateaccu, ook wel vastestofaccu genoemd, maakt gebruik van een vaste elektrolyt in plaats van een vloeibare zoals in conventionele lithiumionaccu’s. Hierdoor biedt het potentieel voor hogere energiedichtheden van 500Wh/kg of meer. Dit type accu staat ook bekend om de langere levensduur en verbeterde veiligheid, omdat het risico op brand dankzij de vaste elektrolyt veel lager is. Bij een solidstateaccu vervangt een dunne lithiummetaallaag de traditionele grafietanode. Dit zorgt voor een significant hogere energiedichtheid, omdat lithiummetaal een hogere opslagcapaciteit heeft. Het gebruik van een vaste elektrolyt zou dendrietvorming kunnen voorkomen, wat de kans op kortsluiting vermindert.
:strip_exif()/i/2007080590.jpeg?f=imagearticlefull)
Met name de lithiummetaalanode zorgt voor uitdagingen, want deze zet uit tijdens het laden. Daarom worden verschillende samenstellingen onderzocht, evenals speciale cellen die bijvoorbeeld onder druk staan. In veel experimentele cellen zit vaak een veer omdat de metaalanode krimpt bij het ontladen en weer uitzet bij het opladen. Momenteel wordt onderzocht of het haalbaar is om meer druk te zetten op de anode, zoals drie bar of meer. Dit komt de stabiliteit en de prestaties ten goede, maar het zou betekenen dat accucellen er heel anders uit zouden zien dan nu gebruikelijk is. Dat brengt andere uitdagingen met zich mee, zoals een soort container om een accu, wat een negatieve impact heeft op het gewicht.
Naast lithiummetaal worden ook alternatieve anodematerialen onderzocht om solidstateaccu’s verder te verbeteren. Silicium- en koolstofcomposieten zijn daarbij veelbelovend vanwege hun potentieel om zowel de energiedichtheid als de structurele stabiliteit van de anode te vergroten. Zoals eerder benoemd kan silicium meer lithiumionen opslaan dan traditioneel grafiet, wat eveneens resulteert in een hogere capaciteit. Koolstofcomposieten bieden voordelen op het gebied van duurzaamheid en kosten, hoewel hun energiedichtheid lager is dan die van lithiummetaal. Aan de kathodezijde wordt vooral gekeken naar nmc, maar ook zwavelkathodes zijn een theoretische optie.
De ontwikkeling van solidstateaccu’s wordt vertraagd door verschillende technische en economische uitdagingen. Een van de grootste obstakels is het waarborgen van een stabiele interface tussen de vaste elektrolyt en de elektroden. Deze interface moet niet alleen duurzaam zijn, maar ook bestand tegen de mechanische spanningen die ontstaan tijdens laad- en ontlaadcycli. Daarnaast is de productie van solidstateaccu’s complex en vereist het nieuwe fabricagemethoden die nog niet op schaal beschikbaar zijn. Een andere beperkende factor is het temperatuurbereik waarin de huidige vaste elektrolyten optimaal functioneren; veel materialen werken alleen efficiënt bij verhoogde temperaturen, wat hun bruikbaarheid in normale toepassingen beperkt. Dat betekent dat de accu eerst moet worden voorverwarmd voor gebruik. Verder zijn de hoge kosten van nieuwe materialen en geavanceerde productieprocessen een grote drempel voor commerciële adoptie.
Eerdere beloften over solidstateaccu's werden niet waargemaakt. Toyota stelde al in 2014 dat het hard werkte aan solidstateaccu's en dat het deze binnen enkele jaren verwachtte. In 2017 zou het nog vijf jaar duren. Afgelopen jaar noemde het Japanse bedrijf opnieuw een datum: 2027, maar dan in zeer beperkte oplage en rond 2030 opschaling naar tienduizenden EV's. Door de opmars van Chinese accufabrikanten, ten koste van Japanse en Zuid-Koreaanse bedrijven, zijn het nu vooral Chinese autofabrikanten die hard roepen dat ze binnenkort met een solidstate-EV komen.
MG (SAIC) kondigde aan dat ze in 2025 hun eerste elektrische voertuig met een solidstateaccu zullen lanceren. Tijdens de Chengdu Motor Show kondigde Yu Jingmin, vicepresident van SAIC Passenger Vehicles, aan dat deze nieuwe technologie, ontwikkeld in samenwerking met accuspecialist Jiangsu Qingtao, in de tweede helft van 2025 wordt verwacht in een MG-model. Ook de SAIC-automerken Feifan en Roewe zouden EV's met een dergelijke accu krijgen. En de Chinese autofabrikant Chery heeft aangekondigd een grote accufabriek te gaan bouwen waar tussen 2025 en 2027 ook solidstatecellen zullen worden geproduceerd, met een energiedichtheid van 400Wh/kg tot 500Wh/kg. Begin 2024 begonnen NIO, BYD en CATL een samenwerkingsverband onder de naam China All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform om solidstateaccu's te ontwikkelen. NIO toonde in april 2024 een ET7 met een 150kWh-accu die deels gebaseerd zou zijn op solidstate, maar dan met een elektrolyt die deels vloeibaar en deels een vaste stof is. Een eigen praktijktest wees uit dat de auto 1044km kon afleggen, met nog 3 procent resterende capaciteit.
Overigens rijden elektrische voertuigen met solidstateaccu's al langer rond. In Frankrijk is er de Bolloré Bluecar en Mercedes-Benz heeft een variant van de eCitaro-bus uitgerust met solidstatecellen. De kleine Bluecar bestaat al sinds 2011, onder andere als deelauto, maar de ervaringen zijn niet louter positief. De accu van de auto moet eerst worden voorverwarmd voordat hij gebruikt kan worden. Dat geldt ook voor de eCitaro, al is dat voor een bus iets beter in te plannen.
In 2024 werd een belangrijke ontdekking gedaan door het Belgische onderzoekscentrum Imec. Zij zouden een oplossing hebben ontdekt voor uitzetten tijdens het laden van een solidstateaccu met een lithiummetaalanode. Imec heeft een nieuwe vaste elektrolyt ontwikkeld die een energiedichtheid van 1070Wh/l bereikt. Deze energiedichtheid is aanzienlijk hoger dan die van traditionele lithiumionaccu's, die rond de 800Wh/l zitten. De exacte energiedichtheid is lastig om te rekenen van liters naar kilogrammen, omdat dit afhankelijk is van het gebruikte materiaal, zoals lithiummetaal. Het zou kunnen gaan om een energiedichtheid van 500 tot 1500Wh/kg. De ontdekking kwam tot stand in samenwerking met 13 Europese partners via het Horizon 2020 SOLiDIFY-project.
Tot slot
De in dit artikel genoemde ontwikkelingen zijn nog niet alles. Volgens eigen zeggen heeft CATL in 2024 grote stappen gezet in het verlengen van de levensduur van accu's. Met de Tianxing Bus-accu belooft het een levensduur van 15 jaar of 1,5 miljoen kilometer voor elektrische bussen. Naar verluidt vormt een lfp-accu met een energiedichtheid van 175Wh/kg de basis. De accu heeft een IP69-rating en zou bestand zijn tegen zeer hoge druk en temperaturen en kan 72 uur onder water overleven. De eerste bussen worden in 2025 verwacht.
Eind november 2024 ging de Europese accufabriek Northvolt failliet, mede als gevolg van het terugtrekken van orders door Europese autofabrikanten. Northvolt hintte op een doorstart en meldde dat de gigafabriek in Skellefteå en het onderzoekscentrum in Västerås operationeel blijven. Eerder dat jaar kondigde het bedrijf een reorganisatie aan.
Uit een praktijktest van P3 Group bleek dat accu’s in elektrische voertuigen aanzienlijk langer meegaan dan verwacht, met de meeste nmc-accu’s die na 200.000 kilometer nog meer dan 80 procent van hun capaciteit behouden. Bij lfp-accu’s was dat vaak meer dan 90 procent. Deze praktijkgegevens zijn gebaseerd op ruim 7000 voertuigen. De conclusie was dat geavanceerde accumanagementsystemen, verbeterde chemische samenstellingen en thermisch beheer bijdragen aan een tragere degradatie dan theoretisch voorspeld. De degradatie verloopt niet constant: in de eerste fase, tot circa 30.000 kilometer, treedt een snellere afname op door de vorming van een solid electrolyte interphase (SEI). Daarna stabiliseert het proces en neemt de capaciteit slechts enkele procenten per 100.000 kilometer af. De resultaten suggereren dat veel huidige EV-accu’s de grens van 500.000 kilometer kunnen bereiken.
:strip_exif()/i/2007080652.jpeg?f=imagenormal)
Al met al hebben de ontwikkelingen in 2024 de wereld een stapje dichter bij betaalbare accu's gebracht, met een veelvoud aan varianten die minder kritische grondstoffen vereisen en daardoor duurzamer zijn. Dat is maar goed ook, want BloombergNEF verwacht dat de vraag naar accu's de komende jaren enorm zal toenemen. Niet alleen door meer EV's, maar ook door een grotere vraag naar energieopslag. De IEA verwacht dat de capaciteit in 2030 wel 15 keer groter zal zijn dan in 2022.
Eerder in deze reeks
Lithiumijzerfosfaat (LiFePO4)
Solidstate
Siliciumanode (Si)
Natrium (Na)
Zwavel (NaS, LiS)
Flowcellen
Lfmp (LiFeMnPO4)
Accurecycling