Op weg naar de batterij van morgen: 7 baanbrekende innovaties

Harder. Better. Faster. Stronger. In het jaar waarin het Franse danceduo Daft Punk zijn afscheid aankondigde, werden around the world 7 nieuwe mijlpalen behaald om nieuwe batterijen veiliger, milieuvriendelijker, compacter én performanter te maken. Een overzicht van de innovaties in 2021 die ons een nieuw tijdperk binnenloodsen.

1. Pennsylvania (VS): de warmtebestendige batterij
Oplaadbare lithium-ionbatterijen hebben heel wat pluspunten, maar ook minpunten. Warmte-ontwikkeling, bijvoorbeeld. De batterij kan dan beschadigd raken en aan capaciteit verliezen. ‘Hoe maken we een batterij beter bestand tegen warmte?’, vroegen onderzoekers van Penn State University zich af. Hun antwoord is een batterij die opwarmt tot +/- 60 °C en dan weer afkoelt. Daarvoor zorgt de nikkelfolie aan de minpool van de batterij. Daardoor kan ze tot 1.700 volledige laadcycli aan. Zo is de batterij van een elektrische wagen in amper 10 minuten weer opgeladen. Cool, toch?

2. Brussel: de vaste-stof-EV-batterij
Het Battery Innovation Centre (BIC) van de onderzoeksgroep MOBI (Vrije Universiteit Brussel) is bekend als ‘hotspot’ van batterijonderzoek, onder meer naar vastestofbatterijen. Daarin wordt het vloeibare elektrolyt vervangen door een vast materiaal. Krachtiger, kleiner, veiliger én goedkoper. Daarmee wil MOBI de capaciteit van batterijen voor elektrische auto’s stevig verhogen, zodat het rijbereik van elektrische wagens wordt uitgebreid (tot 800 km en meer), de batterijkosten dalen en elektrische wagens goedkoper worden.

3. Gent: de megabatterij voor energieopslag
Steeds meer natuurlijk opgewekte stroom is afkomstig van zonnepanelen en windmolens, zelfs van de getijden van de zee. Maar waar kun je alle groene stroom die niet meteen verbruikt wordt, opslaan? In superbatterijen, stelt Tesla, dat in 2017 een mega lithium-ionbatterij in Australië bouwde, goed voor 100 megawatt. Daar bleef het niet bij. In 2018 was België aan de beurt, met een even krachtige megabatterij in het Limburgse Dilsen-Stokkem. De eerste in Europa. In 2020 kreeg ook Gent een megabatterij voor de Nieuwe Dokken, die een optimaal beheer van de energiestromen moet voorzien voor een nieuwbouwproject. Er staan nog verschillende andere projecten klaar voor plaatsing in Vlaanderen. Die moeten hoofdzakelijk dienen om de grote schommelingen in ons elektriciteitsverbruik op te vangen en de stabiliteit van het net te garanderen. Dat heet peak shaving.

4. Hasselt en Leuven: de lithium-zwavelbatterij
VITO, UHasselt, IMEC, KU Leuven en EnergyVille zijn volop aan de slag met een veelbelovend nieuw batterijtype: de lithium-zwavelbatterij. Dat is een batterij die geen kobalt en nikkel nodig heeft, toxische materialen waarbij grote hoeveelheden water en energie nodig zijn voor de ontginning ervan. In de plaats daarvan werkt de batterij met zwavel, de op twee na meest voorkomende grondstof op aarde, vaak beschouwd als een afvalproduct. De technologie staat nog niet volledig op punt, maar ziet er wel hoopvol uit. De lithium-zwavelbatterij heeft het potentieel om vijf keer meer energie op te slaan dan de huidige lithium-ionbatterij!

5. Massachusetts (VS): de batterij die CO2 aanzuigt
Een batterij dient niet altijd om apparaten te doen werken of auto’s te doen rijden. Er is er sinds 2019 ook een die CO2 uit de omringende lucht of uit specifieke industriële gassen haalt. Het waren de onderzoekers van het MIT (Massachusetts Institute of Technology) die een electro swing battery ontwikkelden, vergelijkbaar met een stofzuiger. De batterij heeft een bekleding van polyanthraquinone rond haar elektroden. Die coating trekt koolstofdioxide-deeltjes aan, die daarna worden opgeslagen of verder gebruikt. Wetenschappers ontwikkelen nog veel meer toepassingen voor die technologie, en dat is goed nieuws voor een schoner milieu.

6. Illinois (VS): de CO2-concurrent voor lithium-ion
CO2 (koolstofdioxide) speelt nog op een andere manier een rol in de zoektocht naar betere batterijen met méér batterijcapaciteit voor minder gewicht. Lithium-ion krijgt binnenkort stevige concurrentie. Want de combinatie van lithium en CO2 bijvoorbeeld, houdt tot 7 keer meer stroom vast dan de lithium-ionbatterij van vandaag. Probleem is wel dat die CO2 zich vastzet in de batterij, waardoor de capaciteit op den duur vermindert. Een probleem waarin onderzoekers van de Universiteit van Illinois zich hebben vastgebeten. In dit geval zorgde molybdeendisulfide (MoS2) in 2019 voor een bruikbare lithium-CO2-batterij.

7. Israël: EV-batterijen supersnel opladen
In Israël ontwikkelde een start-up (StoreDot) een technologie die de grootste stress van EV-bestuurders kan wegnemen: de beperkte actieradius. Hun systeem kan een lege batterij immers volledig opladen in slechts 5 minuten. Alleen is er nog een lange weg te gaan voor het geïmplementeerd kan worden. De technologie is immers afhankelijk van heel wat andere factoren, zoals aangepaste oplaadpunten, een beter recyclagesysteem en het marktaandeel van elektrische voertuigen.

De batterijen van vandaag zijn de grondstoffen voor onder andere de batterijen van morgen en tal van andere toepassingen. Daarom breng je ze maar beter binnen in één van de Bebat-inzamelpunten. Je vindt ze allemaal op www.bebat.be.

De journalisten van De Morgen zijn niet betrokken bij en niet verantwoordelijk voor de inhoud van dit artikel.