Volkswagen zet vol in op batterijen die werken op lucht

CATL is de grootste batterijfabrikant ter wereld heeft onlangs bekendgemaakt dat het rotsvast gelooft in lithium-lucht-technologie, als de volgende grote stap in de ontwikkeling van accu’s voor elektrische voertuigen.

Het bedrijf met een marktaandeel van 47 procent in de mondiale batterij-industrie ziet deze technologie als de opvolger van solid-state batterijen op de lange termijn. Om het potentieel te begrijpen is de energiedichtheid de sleutelfactor.

Huidige lithium-ionbatterijen halen 250 tot 270 Wh/kg. Solid-state batterijen die BYD volgend jaar op de markt hoopt te brengen zitten rond de 500 Wh/kg. Huidige prototypes van lithium-lucht-batterijen bereiken al 1.200 Wh/kg, maar het theoretische maximum van de technologie ligt op 12.000 Wh/kg.

Ter vergelijking heeft benzine een energiedichtheid van 13.000 Wh/kg. Een opmerkelijke vergelijking, het zou betekenen dat een lithium-lucht-accu de energie inhoud van brandstof benadert, in een fractie van het gewicht van huidige batterijen.

Rijbereik van 1.600 kilometer ineens realistisch

Het gevolg voor de praktijk is ingrijpend, een rijbereik van meer dan 1.600 kilometer zou realistisch worden. Elektrische voertuigen zouden aanzienlijk lichter worden omdat de accu’s compacter kunnen zijn en de aankoopprijs van batterijen zou kunnen dalen doordat dure materialen overbodig worden.

De technologie werkt op een principe dat fundamenteel verschilt van bestaande batterijen, in plaats van zware metalen als kathode, gebruikt een lithium-lucht-batterij zuurstof uit de omgeving. De anode is lithium en de kathode is O₂ dat uit de lucht wordt aangezogen.

Daardoor zijn nikkel, kobalt en mangaan niet meer nodig. Precies de materialen die het zwaarst zijn, zorgen voor milieuproblemen in de mijnbouw en aan geopolitieke risico’s blootstaan. Het wegvallen van al die materialen maakt de batterij lichter, goedkoper en minder afhankelijk van schaarse grondstoffen.

Artikel gaat verder onder de afbeelding.

Het concept van de ademende batterij gaat terug tot in de jaren zeventig, maar tot voor kort was de technologie onvoldoende rijp voor commerciële toepassing.

De accu’s waren gevoelig voor vocht en CO₂ uit de lucht, de levensduur was te kort en de katalysatoren instabiel. Recente doorbraken op al deze fronten geven CATL voldoende vertrouwen om de technologie nu serieus te nemen als langetermijninvestering.

CATL gokt daarbij niet op één paard, het bedrijf blijft investeren in en produceren van bestaande LFP en NMC-technologie. Solid-state batterijen worden op korte termijn aan het portfolio toegevoegd, lithium-lucht is de visie voor de verdere toekomst.

Timing heeft alles te maken met Chinese markt

De timing van de aankondiging is niet toevallig, want BYD en andere Chinese concurrenten maken ophef met solid-state plannen voor 2027. Door nu al te communiceren over een technologie die solid-state in energiedichtheid ver overtreft, positioneert CATL zichzelf als degene die ook de stap daarna al in het vizier heeft.

Of lithium-lucht daadwerkelijk de volgende heilige graal wordt hangt af van de snelheid waarmee de resterende technische uitdagingen worden opgelost.

De levensduur van de elektrode, de betrouwbaarheid bij extreme temperaturen en de duurzaamheid van de katalysatoren vereisen nog verder onderzoek.

Maar dat een fabrikant van het formaat van CATL publiekelijk uitroept dat dit de technologie van de toekomst is geeft het concept geloofwaardigheid die eerdere aankondigingen op dit vlak nooit hadden. De belofte van een accu die als benzine presteert, maar veel lichter is kan de elektrische automarkt opnieuw volledig veranderen.