De accutechniek voor elektrische auto's staat volgens professor Andreas Hintennach, werkzaam bij Mercedes-Benz, nog in de kinderschoenen. Niet alleen zit er nog veel rek in de huidige technologie, de accutechnologie van de toekomst biedt ook nog eens tal van mogelijkheden. Een kort overzicht.

De huidige situatie is overzichtelijk: lithium-ion accu's zijn de norm voor gebruik in elektronische apparaten en elektrische voertuigen. Die kunnen op termijn afgelost worden door accupakketten met zogeheten vastestofbatterijcellen. Tevens zijn er evoluties denkbaar van de lithium-ion accu's.

"In de komende jaren zal lithium-ion toonaangevend zijn. Uiteraard wordt er hard gewerkt aan innovatie en de alternatieven voor de 'post-lithium-iontijd'. Daarbij richt de aandacht zich niet in de laatste plaats op een grotere energiedichtheid en snel laden. We leren veel over alternatieve materialen en celchemie", aldus Hintennach.

Naast een lang leven van de accu staat het hergebruik hoog genoteerd. Dat is ook van groot politiek belang, omdat we hier in Europa nauwelijks primaire bronnen hebben. Terugbrengen van materialen in de productie is volgens Hintennach cruciaal.

"Ik denk dat we binnen acht tot tien jaar voldoende gebruikte voertuigbatterijen beschikbaar krijgen om kobalt, nikkel, koper en later ook silicium op industriële schaal te recycleren. Dat doen we nu overigens al met onze eigen testaccucellen. We gaan naar 99 procent hergebruik en er wordt inmiddels ook gewerkt aan het terugwinnen van lithium uit de cellen."

Er wordt hard gewerkt aan alternatieven voor lithium-ion accu's. (Foto: Daimer)

Solid-state batterij veiliger

De andere revolutie in accutechniek die al vele jaren boven de markt hangt, is de solid-state batterij. Daar wordt een hoop van verwacht, maar toch is de euforie volgens Hintennach maar ten dele terecht.

"Het is vooral een veiliger en simpeler oplossing. Hoezo veiliger? Omdat het in tegenstelling tot het vloeibare elektrolyt van nu niet brandbaar is", zegt Hintennach. Feitelijk is de techniek al beschikbaar. Toyota zou deze zomer tijdens de Olympische Spelen van Tokio al voertuigen met een solid-state batterij inzetten en bij Mercedes krijgt de Citaro-bus later dit jaar deze technologie mee.

Voor een volgende stap met toepassing in personenwagens is nog een hele weg te gaan. Die worden immers heel anders gebruikt dan het voorspelbare patroon van een bus, waarschuwt Hintennach. "In grote bussen en zeker gelede bussen is er het bijkomend voordeel dat je veel ruimte beschikbaar hebt. Een ander pluspunt: hun levensduur is heel goed als je ze zó gebruikt. Zeer snel laden is echter een probleem en dat is bij personenwagentoepassing dus een struikelblok."

Zwavel erg goed voor duurzaamheid

De andere grote ontwikkelingen die zich aandienen, zou je kunnen samenvatten als het werk aan de beide 'polen'. Noem het een evolutie van de bestaande lithium-ion techniek. Dat gebeurt dus aan de anode- en kathode-zijde, waartussen de lithium-ionen zich 'bewegen' bij laden en ontladen. Wanneer je rijdt, gaan de Li+-ionen van de anodezijde naar de kathodezijde. Aan de lader gebeurt het omgekeerde.

"Een belangrijk onderzoeksproject is het vervangen van grafiet in de anodekant van de cellen door silicium. Dat zul je in de komende jaren zien gebeuren en betekent een fikse stap, omdat het ons toestaat de energiedichtheid met 20 tot 25 procent te verbeteren. Het maakt ook zeer snel laden mogelijk", zegt Hintennach.

Silicium opent vervolgens ook deuren die nu gesloten blijven, vult de researchtopman aan. Een aantal van veelbelovende 'bouwstoffen' laat zich niet met het nu gebruikte grafiet combineren.

Mangaan heeft bijvoorbeeld de volle aandacht, een materiaal dat al vele jaren wordt gebruikt in niet-oplaadbare batterijen. Nog wat later is lithium-zwavel een mogelijk alternatief, maar daar wordt niet niet binnen tien jaar een doorbraak verwacht. Die laatste variant staat niettemin met stip genoteerd, omdat zwavel breed beschikbaar is en zelfs bijna een restproduct.

Hintennach: "Als je nikkel en kobalt in de accucellen van nu kunt vervangen door zwavel, verbeter je de duurzaamheid enorm. Het heeft ook grote mogelijkheden bij de energiedichtheid, zodat je wel 1.000 kilometer kunt rijden. In de praktijk heb je het dan over kleinere accupakketten die je beter kunt laden. De achilleshiel is voorlopig dat de levensduur te kort is."

Het hele verhaal stond in AutoWeek 26