Solid‑state batterijen naderen de realiteit voor toekomstige elektrische voertuigen

Het meest solide alternatief voor de veelgebruikte lithium‑ionbatterijen, met de voordelen van verbeterde veiligheid, hogere energiedichtheid, langere levensduur en snellere oplaadcapaciteit, is bijna hier.

Dit veelbelovende alternatief zijn solide‑state batterijen (SSB’s), die vloeibare elektrolyten vervangen door vaste elektrolyten, waardoor het brandrisico wordt geëlimineerd en compactere ontwerpen mogelijk zijn, evenals het ondersteunen van meer laadcycli vóór degradatie. 

Een recente studie¹ van de Universiteit van Californië heeft de technologie geëvalueerd en vond dat deze in staat is om niet alleen elektrische auto’s, maar ook consumentenelektronica en energieopslag te transformeren. De sleutel tot alles is chemie en engineering.

“Door de vloeistof te verwijderen en in plaats daarvan stabiele vaste materialen te gebruiken, kunnen we veilig meer elektriciteit in één keer in de batterij pompen, zonder het risico op oververhitting of brand.”

– Hoofdauteur Cengiz Ozkan, professor werktuigbouwkunde aan UCR

In tegenstelling tot de vloeistof in traditionele lithium‑ionbatterijen, die na verloop van tijd degraderen, brandgevaar opleveren en de oplaadsnelheid beperken, biedt het vaste materiaal dat in solide‑state batterijen wordt gebruikt een stabielere en veiligere omgeving, waardoor efficiënter opladen mogelijk is met minder veiligheidszorgen.

Met zijn superieure eigenschappen ten opzichte van huidige lithium‑ionbatterijen, krijgen SSB’s veel aandacht van bedrijven, maar tot nu toe blijft de technologie in de ontwikkelingsfase. Niet meer lang.

Real-World Validatie: Solide‑state batterijen in EV’s (QS/VW-demo)

Deze week heeft de ontwikkelaar van solide‑state batterijen QuantumScape (QS ), samen met zijn zakenpartner PowerCo, een live demonstratie gegeven van hun energiedichte solide‑state lithium‑metallbatterijen die een voertuig aandrijven.

PowerCo is de batterijdivisie van de Volkswagen Group, een van ‘s werelds toonaangevende autofabrikanten en de grootste autofabrikant in Europa. VW is eigenaar van merken zoals Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT en Škoda. Het bedrijf produceert ook lichte en zware bedrijfsvoertuigen zoals MAN en Scania, terwijl CARIAD de software‑ en technologie‑eenheid is voor alle voertuigen van de Volkswagen Group.

VW Group en PowerCo zijn al lange tijd investeerders in de solide‑state technologie van QuantumScape en testen hun prototypecellen al jaren.

Nu hebben QuantumScape, PowerCo en de Volkswagen Group voor het eerst de nieuwe technologie getoond op de IAA Mobility in München, een van ‘s werelds grootste mobiliteitsbeurzen.

Door het zwarte doek van het voertuig te verwijderen, onthulden ze een aangepaste, volledig elektrische Ducati V21L racemotorfiets, die volledig wordt aangedreven door QSE-5 solide‑state cellen.

De solide‑state cellen in de motorfiets werden geassembleerd met behulp van QuantumScape’s eigen productieplatform (Cobra-productieproces), dat snellere warmtebehandeling mogelijk maakt, minder vloeroppervlak vereist en bepaalde materiaallagen elimineert. Het eerste batterij‑systeem in zijn soort is ondertussen ontworpen door specialisten bij Audi, specifiek voor QS SSB‑cellen.

De demonstratie markeert een grote prestatie niet alleen voor de betrokken bedrijven, maar ook voor de elektrische‑voertuigsector, aangezien het de eerste keer was dat de anode‑vrije cellen van QuantumScape van de productiefaciliteit naar een echt voertuig werden gebracht voor de wereld om te zien.

“Vandaag hebben we de drempel van mogelijkheid naar realiteit overschreden.”

– QuantumScape CEO en president Dr. Siva Sivaram

De samenwerking van het bedrijf met PowerCo, aldus hij, positioneert QuantumScape om hun transformerende technologie op te schalen naar gigawatt‑uur (GWh) productie, en samen zullen ze “een nieuw tijdperk van geëlektrificeerd transport inluiden.”

Volgens de officiële aankondiging is de eerste live demonstratie ter wereld van QS solide‑state lithium‑metallbatterijen die een EV aandrijven een belangrijke vooruitgang in batterijtechnologie en een grote stap richting commercialisering van solide‑state EV’s.

Met deze technologie is het doel de EV‑revolutie te bevorderen, wat PowerCo‑CEO Frank Blome zegt “de grootste transformatie die de auto‑industrie ooit heeft gezien.” 

SSB’s zullen herdefiniëren wat mogelijk is voor high‑performance, premium voertuigen, en de demonstratie is slechts het begin, voegde hij toe.

QuantumScape’s Roadmap van Prototype naar Productie

Nu traditionele lithium‑ionbatterijen de grenzen van hun mogelijke energiedichtheid en veiligheid bereiken terwijl draagbare elektronica, elektrische voertuigen en hernieuwbare‑energiesystemen steeds meer verspreid en veeleisend worden, heeft QuantumScape zich tot solide‑state batterijen gewend om een grotere energiedichtheid, snellere oplaadcapaciteit en verbeterde veiligheid te bieden ter ondersteuning van de overgang naar een koolstofarme toekomst.

Het leidt momenteel de wereldwijde race in de ontwikkeling van solide‑state batterijen, klaar om zijn volledig ontwikkelde solide‑state cellen op grote schaal op de EV‑markt te brengen in de nabije toekomst.

De recente demonstratie van de technologie voor de wereld heeft de aandelenkoersen van het bedrijf met een marktkapitalisatie van $5 miljard doen stijgen. Op het moment van schrijven wordt QS verhandeld tegen $8,85, een stijging van maar liefst 70,52 % YTD, hoewel het nog ver onder zijn all‑time high (ATH) van $132,73 ligt, bereikt eind 2020.