Hoe slim kan een batterij worden?

Wat gebeurt er als onderzoekers niet één batterijcomponent verbeteren, maar de complete cel vanaf nul herdenken? Die vraag stond centraal in een Noors onderzoeksproject dat heeft geleid tot een nieuwe generatie ‘intelligente’ lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen.

Wetenschappers van SINTEF, de grootste onafhankelijke onderzoeksgroep van Scandinavië en de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU) ontwikkelden een batterij waarin het gebruikte materiaal, chemie en de architectuur van de cellen zijn geoptimaliseerd met drie doelen voor ogen: betere prestaties, een langere levensduur en een kleinere ecologische voetafdruk.

Kobalt en lithium

Het onderzoek maakt deel uit van het EU-project IntelLiGent, waarin wetenschappers en industriële partners werken aan batterijen met een hogere energiedichtheid, kortere laadtijden en een lagere afhankelijkheid van waardevolle grondstoffen. Volgens projectcoördinator Nils Peter Wagner zijn daarvoor zowel materialen als celcomponenten volledig herontworpen.

Een belangrijk onderdeel van de nieuwe batterij is een kathode op basis van lithium-nikkel-mangaanoxide (LNMO). Dit materiaal bevat geen kobalt en gebruikt minder lithium en nikkel dan conventionele batterijchemieën. Tegelijkertijd levert het een hoge werkspanning en een hogere energiedichtheid, waardoor meer energie kan worden opgeslagen in hetzelfde volume.

Ambities in Europa

Ook andere onderdelen, zoals de anode, elektrolyt en bindmiddelen, zijn geoptimaliseerd. Daarbij lag de focus niet alleen op prestaties, maar ook op robuustheid en levensduur. Door de interactie tussen alle componenten nauwkeurig af te stemmen, willen de onderzoekers batterijen ontwikkelen die minder snel achteruitgaan en beter bestand zijn tegen intensief gebruik.

Volgens het onderzoek kan de nieuwe batterijtechnologie bijdragen aan een grotere actieradius en snellere laadmogelijkheden voor elektrische voertuigen, terwijl tegelijkertijd de milieu-impact van de productie van diens batterijproductie afneemt. Dat sluit aan bij de Europese ambitie om een concurrerende en duurzame batterij-industrie op te bouwen met minder afhankelijkheid van schaarse grondstoffen uit het buitenland.