Chinese onderzoekers hebben een doorbraak bereikt in de batterijtechnologie voor elektrische voertuigen (EV), door de ontwikkeling van wat volgens hen de eerste semi-solid-state batterij ter wereld is die een actieradius van meer dan 1.000 kilometer** kan leveren op één lading. Deze vooruitgang, onder leiding van wetenschappers van de Nankai Universiteit in Tianjin, markeert een belangrijke stap in de richting van het overwinnen van de beperkingen van de huidige lithium-ionbatterijen en het versnellen van de adoptie van elektrische voertuigen met een groot bereik.
Belangrijke verbeteringen in energiedichtheid en veiligheid
De nieuwe batterij heeft een energiedichtheid van meer dan 500 wattuur per kilogram, een stijging van 30% vergeleken met toonaangevende lithium-ionbatterijen die doorgaans ongeveer 300 Wh/kg leveren. Een hogere energiedichtheid vertaalt zich in een groter bereik zonder overmatig gewicht of volume toe te voegen. Buiten bereik richt het semi-solid-state ontwerp zich op de belangrijkste veiligheidsproblemen die gepaard gaan met traditionele batterijen.
In tegenstelling tot de ontvlambare vloeibare elektrolyten die in lithium-ioncellen worden aangetroffen, zijn vaste elektrolyten niet-ontvlambaar, waardoor het risico op een catastrofale thermische overstroming dramatisch wordt verminderd. De stevige structuur vermindert ook de vorming van dendrieten – de groei van metalen pieken die kortsluiting en degradatie veroorzaken – waardoor de levensduur van de batterij wordt verlengd. Snellere oplaadtijden zijn ook een potentieel voordeel, omdat vaste elektrolyten een hogere ionengeleiding kunnen faciliteren.
Hybride ontwerp voor verbeterde prestaties
De batterij maakt gebruik van een lithiumrijke mangaankathode gecombineerd met een hybride vast-vloeibaar elektrolytsysteem. Deze hybride aanpak combineert de stabiliteit van solid-state architectuur met een ‘superbevochtigende’ composietelektrolyt, waardoor het contact tussen materialen wordt gemaximaliseerd en de ionische geleidbaarheid wordt verbeterd. Het gebruik van lithiumanodetechnologie heeft ook tot doel de productiekosten te verlagen door de productie te stroomlijnen.
Terwijl de batterij op celniveau 500 Wh/kg haalt, bedraagt de volledige pakketdichtheid momenteel 288 Wh/kg – rekening houdend met noodzakelijke componenten zoals koelsystemen, bedrading en veiligheidsvoorzieningen. Deze reductie is typerend voor echte EV-batterijpakketten. Onderzoekers verwachten dat toekomstige iteraties de 340 Wh/kg zullen overschrijden en een totale capaciteit van 200 kWh zullen bereiken, waardoor het bereik mogelijk groter zal zijn dan 1.000 mijl (1.600 km).
Implicaties en verificatie voor de sector
Deze ontwikkeling komt voort uit een samenwerking tussen Nankai University en CANEB, de batterijdochteronderneming van de Chinese FAW Group. Hoewel dit werk momenteel niet is geverifieerd door onafhankelijke peer review, toont het de snelle vooruitgang aan van de solid-state batterijtechnologie, van laboratoriumopstellingen tot tests in de echte wereld.
Het gemiddelde bereik van elektrische voertuigen in 2024 was 453 kilometer, waarbij het bereik van de Lucid Air 830 kilometer voorop liep. Een batterij van 1.000 mijl zou het EV-landschap opnieuw vormgeven.
Deze prestatie is opmerkelijk gezien de huidige stand van zaken in de sector; het hoogste bereik dat momenteel beschikbaar is, bedraagt nog steeds iets meer dan 800 km, en verbeteringen aan EV-batterijen zijn van cruciaal belang voor een bredere acceptatie. Een grotere actieradius pakt een grote barrière aan voor het bezit van een elektrische auto, vooral bij reizen over lange afstanden.
Deze technologie heeft het potentieel om de prestaties, veiligheid en actieradius van elektrische voertuigen opnieuw te definiëren, en de verdere ontwikkeling ervan zal van cruciaal belang zijn om te monitoren.
