Solid-state batterijprototype combineert hoge energiedichtheid met kosteneffectief productieproces
Imec onthulde een prototype van een lithium-metaal solid-state batterij, ontwikkeld in EnergyVille in samenwerking met UHasselt/imo-imomec en 12 andere Europese partners. Deze batterij bereikt een energiedichtheid van 1070 Wh/L, wat aanzienlijk hoger is dan de 800 Wh/L van de huidige lithium-ion batterijen. Bovendien wordt de nieuwe batterij geproduceerd via een proces dat gemakkelijk kan worden aangepast aan bestaande productielijnen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor commercieel betaalbare solid-state batterijen.
De actieradius van batterij-elektrische voertuigen (BEV's) is de afgelopen jaren aanzienlijk verbeterd; de nieuwste modellen kunnen van Brussel naar Lyon in het zonnige zuiden van Frankrijk rijden zonder te hoeven opladen. Maar met de groeiende vraag naar EV's neemt ook de druk toe om batterijen te ontwikkelen met een groter bereik en snellere oplaadtijden. Tegelijkertijd is het cruciaal dat deze batterijen betaalbaar blijven, aangezien ze momenteel bijna de helft van de prijs van een EV uitmaken.
Solid state batterij
De prestaties en betaalbaarheid van elektrische voertuigen hangen grotendeels af van de materialen die in hun batterijen worden gebruikt. De huidige voertuigen vertrouwen op lithium-ionbatterijen, een technologie waarvan de energiedichtheidslimieten bijna bereikt zijn. Op zoek naar betere technologieën sloot de UHasselt/imo-Imomec zich aan bij het SOLiDIFY-project, dat zich richt op de ontwikkeling van vaste elektrolyten en op het effect van externe druk op de prestaties van solid-state batterijen. In tegenstelling tot conventionele lithium-ion batterijen, die vloeibare elektrolyten gebruiken, hebben solid-state batterijen een vaste elektrolyt als kern. Deze solid-state batterijen bieden verschillende potentiële voordelen: hogere energiedichtheid, minder brandgevaar, snellere oplaadtijden en een langere levensduur. Tot nu toe was het echter moeilijk om de energiedichtheid van lithium-ion-accu's te overtreffen, laat staan om massaproductie op een kosteneffectieve manier te realiseren.
SOLiDIFY project
Binnen het SOLiDIFY-project hebben 14 Europese partners voor het eerst een prototype ontwikkeld van een lithium-metaal solid-state batterij met een uitzonderlijke energiedichtheid van 1070 Wh/L. De batterijcel werd geproduceerd op de EnergyVille campus in Genk en dankt zijn hoge energiedensiteit aan een unieke elektrolyt voor ionentransport, gebaseerd op een gepolymeriseerd nanocomposiet. In vergelijking met vloeibare elektrolyten is deze nieuwe batterij ook minder ontvlambaar, wat de veiligheid ten goede komt. Extra beschermende coatings hebben het gebruik van kathodes met een laag kobaltgehalte mogelijk gemaakt, waardoor de impact op het milieu kleiner is en de energiedichtheid hoger.
Het productieproces kan worden uitgevoerd bij kamertemperatuur, kan worden aangepast aan de huidige lithium-ionproductielijnen en zal naar verwachting minder dan €150 per kWh kosten, met potentieel voor verdere optimalisatie. Dit maakt het veelbelovend voor betaalbare industriële toepassingen. Het project bevindt zich momenteel in de opschalingsfase en het productieproces wordt verder gevalideerd. De volgende stappen zijn het verder opschalen van deze hoogwaardige batterijtechnologie. Daarnaast zullen de inspanningen zich richten op het continu verbeteren van de energie- en energiedichtheid van energieopslagsystemen, inclusief onderzoek naar kathodematerialen van de volgende generatie en lithium-metaalanoden via galvanische technieken.
Voor meer informatie over het project, ga naar SOLiDIFY.