Lithiumvrije batterijchemie van lab naar demonstrator

Terwijl lithium-ion technologie nog steeds de standaard is voor energieopslag, groeit de interesse in alternatieven die onafhankelijk zijn van kritieke grondstoffen zoals lithium en kobalt. Onderzoekers binnen het Europese Innobatt-programma hebben een operationeel demonstratorsysteem ontwikkeld op basis van aluminium-grafiet dual-ion batterijen (AGDIB), een lithiumvrije opslagoplossing met focus op hoge vermogens en lange levensduur.

De AGDIB-technologie combineert goedkope en overvloedige materialen – aluminium als actieve ionbron en natuurlijk grafiet als kathodemateriaal – als alternatief voor conventionele lithium-ion accu’s. Laboratoriumtests tonen ongeveer 160 Wh/kg energiedichtheid en meer dan 9 kW/kg vermogensdichtheid, waarmee de technologie geschikt is voor toepassingen met veel snelle cycli.

Daarnaast blijkt de chemie robuust in cyclustesten: de cellen doorlopen duizenden cycli met hoge coulomb-efficiëntie, een belangrijk kenmerk voor herhaalde energieopslag.

Innobatt-demonstrator: van cel naar systeem

Het demonstratorsysteem omvat:

• acht AGDIB-pouchcellen in een 4s2p-moduleconfiguratie;
• een draadloos batterijbeheersysteem (BMS) gebaseerd op open-source foxBMS;
• een diamant-gebaseerde quantumstroomsensor voor nauwkeurige stroommeting over vijf ordes van grootte.

In tests met netfrequentiegegevens presteerde het systeem stabiel bij dynamische hoge stroombelastingen tot 10 C, wat aantoont dat AGDIB-technologie geschikt is voor grid-stabilisatie en snelle respons-diensten.

Duurzaamheid en recycling

Het systeemontwerp houdt rekening met design-for-recycling. Materialen kunnen fysiek worden gescheiden zonder toxische chemicaliën, wat bijdraagt aan gesloten materiaalkringen en aan de EU-verplichtingen voor batterijrecycling.

Technologische en marktimpressies

AGDIB illustreert de mogelijkheden van post-lithium batterijchemieën, vooral in toepassingen waar hoge vermogens en robuuste cycli belangrijker zijn dan maximale energiedichtheid. Dit omvat bijvoorbeeld micro-cyclische frequentie-bijsturing en netbalancing.

Het demonstratorsysteem laat zien dat AGDIB-technologie functioneel en schaalbaar op module- en systeemniveau kan worden toegepast, een belangrijke stap richting mogelijke commerciële implementatie.

De ontwikkeling biedt mogelijkheden op het gebied van:

• BMS-architectuur voor snelle respons van AGDIB-cellen;
• Geavanceerde sensortechnologie zoals quantum-sensoren voor nauwkeurige monitoring;
• Materialen- en procesinnovatie om productie op grotere schaal te realiseren, zoals vervolgprojecten zoals BALU laten zien.