Nieuwe superbatterij is al na slechts 350 keer opladen kapot

Lichter veiliger en met een aanzienlijk groter bereik dan huidige lithium-ionbatterijen zo luidt de belofte, maar de afgelopen tijd beginnen de tekenen van twijfel zich op te stapelen.

Na kritische uitspraken van de twee grootste batterijfabrikanten ter wereld BYD en CATL heeft een nieuw laboratoriumonderzoek aangetoond dat de technologie nog fundamentele problemen heeft die niet zomaar zijn op te lossen.

Onderzoekers van het Dalian Institute of Physics and Chemistry in China ontdekten bij een reeks tests een verontrustende degradatie in solid-state batterijcellen na slechts 350 laadcycli.

Na die 350 cycli was nog slechts 84 procent van de oorspronkelijke capaciteit over. Dat is een zorgwekkend resultaat omdat juist een langere levensduur dan conventionele batterijen een van de belangrijkste verkoopargumenten van solid-state technologie is.

In een solide-state batterij zit vast materiaal

De tests werden uitgevoerd onder milde omstandigheden, de batterijen ondergingen geen intensieve stress en werden geladen met een laadsnelheid van 1C, wat een gemiddeld tempo is.

Toch kwam de toestand van de accu na 350 keer opladen al op een niveau, dat bij normale elektrische auto-batterijen pas op een veel later moment verwacht wordt.

Het principe van een solid-state batterij verschilt fundamenteel van een normale lithium-ionbatterij. In een gewone accu transporteert een vloeibare elektrolyt ionen heen en weer tussen de elektroden.

In een solid-state batterij wordt die vloeistof vervangen door een vast materiaal. Dat elimineert de brandgevaren die verbonden zijn aan vloeibare elektrolyten maar de geleidbaarheid van vaste materialen is van nature minder goed.

Om dat probleem te omzeilen kozen de Chinese onderzoekers voor een flexibel polymeer als vastestof-elektrolyt, aanvankelijk gaf dat veelbelovende resultaten maar de langetermijnprestaties vielen flink tegen. Het is niet de eerste keer dat solid-state batterijen teleurstellen in onafhankelijke tests.

Artikel gaat verder onder de afbeelding.

Een Fins bedrijf dat eerder solid-state batterijen had ontwikkeld behaalde bij een eerste intern test goede resultaten maar bij een vervolgtest bij het Finse onderzoeksinstituut VTT verloor een batterijcel zijn vacuüm en begon op te zwellen waarna de celbehuizing scheurde.

De grote batterijfabrikanten hebben hun scepticisme ook openlijk uitgesproken. Zowel BYD als CATL hebben aangegeven dat solid-state technologie op korte termijn geen realistisch alternatief is voor massaproductie.

Die uitspraken wegen zwaar omdat deze bedrijven het meeste inzicht hebben in de productiecomplexiteit en de technische uitdagingen die gepaard gaan met het opschalen van nieuwe batterijchemie.

Dat neemt niet weg dat het onderzoek doorgaat, de Chinese onderzoekers die de degradatietest uitvoerden spraken zelf over de noodzaak om verder te werken aan de verbetering van de levensduur.

Noodzaak om levensduur te verbeteren

Er wordt wereldwijd flink geïnvesteerd in solid-state technologie door autofabrikanten als Toyota en Samsung en door start-ups. De potentiële voordelen zijn groot genoeg om te rechtvaardigen dat de problemen worden aangepakt, ook als dat langer duurt dan de industrie hoopte.

Voor consumenten die wachten op de doorbraak van solid-state batterijen als reden om een elektrische auto aan te schaffen is de boodschap van de recente testresultaten echter nuchter.

De technologie bestaat en werkt in laboratoria maar is nog lang niet klaar voor betrouwbare massaproductie of voor de 1.000 laadcycli die van een praktische autobatterij worden verwacht.

Ondertussen zetten alternatieven als silicium-anodebatterijen die al dichter bij serieproductie staan de toon als realistischere kortetermijnovgang dan het nog altijd verre solid-state perspectief.