VorigDe huidige generatie elektrische auto’s, maar ook smartphones, laptops en vrijwel alles met een krachtige batterij, maakt gebruik van accu’s met een vloeibare elektrolyt - de stof die de elektronen van de anode naar de kathode brengt. Het is een beproefde technologie die nog steeds wordt verbeterd, maar vanuit de auto-industrie wordt er al jaren uitgekeken naar de volgende grote stap: de vastestofbatterij of solid-statebatterij. Dankzij het gebruik van een vaste in plaats van een vloeibare elektrolyt kunnen er enorme winsten worden behaald op vlak van capaciteit, gewicht, laadsnelheid en veiligheid. Maar hoe lang moeten we nog wachten? En wie zal de eerste zijn met een elektrische wagen met deze revolutionaire batterij?
Solid-statebatterij: wat is het?
Zoals hierboven vermeld, is het grootste verschil tussen een solid-statebatterij of vastestofbatterij en de huidige lithium-ionbatterijen het gebruik van een vaste in plaats van een vloeibare elektrolyt. Dat levert een veel hogere energiedensiteit op, wat betekent dat je meer capaciteit krijgt voor hetzelfde gewicht. En dat is precies waar de autoconstructeurs naar op zoek zijn om elektrische auto’s te kunnen bouwen met een gelijkaardige autonomie als modellen met een verbrandingsmotor. De energiedensiteit van de batterij is ook een belangrijke factor om het gewicht van EV’s te kunnen verlagen: een batterij met dezelfde capaciteit zou met vastestoftechnologie 30% tot wel 50% lichter kunnen worden, wat op zijn beurt weer een positieve impact heeft op het rijbereik.
Maar er zijn ook andere voordelen: vastestofbatterijen zijn veel veiliger omdat ze kunnen opereren in een breder temperatuurbereik. De kans op batterijbranden is ook veel kleiner, want de vaste elektrolyt is meestal niet brandbaar, wat de thermische ‘runaway’ van de huidige batterijen voorkomt. Er zijn dus minder koeling en veiligheidssystemen nodig, wat opnieuw helpt met het gewicht.
En nog een bijkomstig voordeel van het bredere temperatuurbereik is dat vastestofbatterijen sneller kunnen opladen. De batterij moet minder ‘geconditioneerd’ worden om in zijn optimale zone te zitten en de ionen worden efficiënter doorgegeven door de vaste stof dan bij de huidige vloeistofbatterijen. EV’s met een vastestofbatterij zullen dus niet enkel ongeveer even ver kunnen rijden als brandstofauto’s, maar ook opladen zal niet veel langer meer duren dan tanken!
Wat zijn de nadelen van vastestofbatterijen?
Er zijn twee grote redenen waarom vastestofbatterijen vandaag nog niet breed beschikbaar zijn in consumentenproducten: de prijs en de stabiliteit. Dat solid-statebatterijen nog (veel) meer kosten dan lithium-ionaccu’s, komt omdat ze nog in de ontwikkelingsfase zitten en er nog geen schaalvoordeel behaald kan worden. Ook de productieapparatuur van dit soort batterijen (die bijna in een vacuüm moeten worden geproduceerd) is voorlopig nog erg duur. Wanneer de massaproductie van dit soort batterijen van start gaat, zal de prijs gevoelig dalen en uiteindelijk (hopelijk) lager uitkomen dan die van traditionele lithium-ionbatterijen.
Het tweede grote struikelblok bij de ontwikkeling van vastestofbatterijen is de stabiliteit geweest. De vaste elektrolyt is gevoeliger aan uitzetten en inkrimpen bij temperatuurschommelingen dan de vloeibare stoffen van vandaag. Het ontwikkelingswerk van deze nieuwe batterijen draait dus vooral rond het creëren van een stabiele structuur via een speciale chemie of een uniek productieproces. Hier zijn de laatste jaren grote stappen in gemaakt, ook dankzij royale ontwikkelingsbudgetten van autoconstructeurs, die er baat bij hebben om deze technologie zo snel mogelijk naar de markt te brengen.
Wanneer komen de eerste EV’s met een solid-statebatterij?
Vrijwel elke autoconstructeur is vandaag bezig met de ontwikkeling van deze nieuwe batterijen, of ze hebben toch tenminste geïnvesteerd in een bedrijf die ze binnenkort zal kunnen leveren. Maar wat is binnenkort? Toyota kondigde in 2023 aan dat het eerste model met een solid-statebatterij in 2027-2028 op de markt zou komen. De cijfers zijn niet mis: een autonomie van meer dan 1.000 km en een snellaadtijd van 10-80% in slechts 10 minuten!
Honda heeft net een pilootfabriek geopend waarin de productie van dit type batterij wordt voorbereid, en hoopt tegen het einde van de jaren 2020 modellen op de markt te hebben met vergelijkbare cijfers als Toyota. Nissan kondigt 2028 aan als deadline, met mogelijk de elektrische opvolger van de GT-R als eerste model met een solid-statebatterij. BMW hoopt dan weer in 2025 een eerste prototype klaar te hebben. MG is nog brutaler en zegt al in 2026 een Cyberster met vastestofbatterij te lanceren, maar dit zou gaan om een ‘semi-vastestofbatterij’, een soort tussenstap tussen beide technologieën.
Het lijkt er dus op dat we rond 2027-2028 de eerste productiemodellen mogen verwachten, maar dat het nog tot 2030 zal duren voor vastestofbatterijen gemeengoed zijn geworden in elektrische wagens. Wordt dit dan de stap waarmee elektrische wagens aantrekkelijker worden voor het brede publiek dan benzine of diesel?