Bits&Chips

Superbatterij

7 april 2017 

Ken je die grap van de superbatterij? Die kwam er niet. Gevoed door het enthousiasme voor de elektrische auto valt er bijna wekelijks wel te lezen over ‘een doorbraak’ in batterijtechnologie, maar na twintig jaar mobiele telefoons lijken we alleen maar vaker naar het stopcontact te moeten hollen. De harde werkelijkheid is dan ook dat er al een dikke twee decennia geen noemenswaardige technologische doorbraak is geweest in batterijen.

Dat wil niet zeggen dat de technologie stil heeft gestaan. Het zal je verbazen, maar ook de energiedichtheid van accu’s nam de afgelopen honderd jaar exponentieel toe: zij verdubbelde iedere 22 jaar. Inzoomend op de lithium-ionbatterij, in 1991 op de markt gebracht, is de capaciteit per volume-eenheid sindsdien met gemiddeld vijf procent per jaar verbeterd.

Niet gek, maar vergeleken met de wet van Moore (een verdubbeling iedere twee jaar) een slakkengang. Nu hadden zuinigere chips ook uitkomst kunnen bieden om onze accu’s te sparen, en dat is tot op zekere hoogte ook gebeurd, maar als puntje bij paaltje kwam, hadden we toch liever meer apps en features. Straks willen we in onze elektrische auto’s ook gewoon airco, range anxiety of niet.

Misschien is het een neveneffect van de wet van Moore dat we gaan verwachten dat álle technologie zich razendsnel verbetert. Helaas: niet alles kan worden verkleind, en niet alles dat kan worden verkleind, wordt er beter door. In weerwil van de publicitaire beeldvorming is het daarom volslagen onrealistisch om erop te rekenen dat het gestage, evolutionaire karakter waarin batterijen zich verbeteren opeens wordt doorbroken.

De enige échte batterijdoorbraak in recente tijden, Tesla’s Gigafactory, is niet technologisch van aard maar maakt nieuwe technologische doorbraken alleen maar minder waarschijnlijk. Als deze batterijfabriek op volle toeren draait, volgens planning eind dit jaar, verdubbelt de wereldproductiecapaciteit in één klap. Er zijn schattingen dat de prijs per opgeslagen kilowattuur daalt tot een derde. En er komen nog meer fabrieken, van Tesla en van andere bedrijven.

Waarom zouden durfkapitalisten en investeerders daarna nog trek hebben in een of andere nieuw type accu? Nieuwe batterijtechnologie is al buitengewoon lastig naar de markt te brengen. Veel onderzoeksdoorbraken bleken in de praktijk niet op te schalen, en zelfs de meest levensvatbare vondsten kosten kapitalen om in gang te trekken. Laat staan dat ze de benodigde schaalgrootte bereiken om te kunnen concurreren met het lithiumgeweld.

Lithium wordt daarom wat silicium is in de halfgeleider- en pv-industrie. Iedereen die in deze sectoren wil innoveren, zorgt maar beter dat hij iets uitvindt dat aansluit op bestaande processen. Allerlei materialen zijn in de loop der jaren opgevoerd als het nieuwe silicium in de elektronica, maar verder dan een nicherol hebben ze het nooit geschopt. Voor zonnecellen is er onlangs een buitengewoon veelbelovend type materiaal gevonden (perovskieten), dat silicium op papier alle hoeken van de kamer laat zien, maar de bedrijven die erin vooroplopen, zoeken wijselijk aansluiting bij de gevestigde pv-industrie in plaats van ermee te concurreren. Of ze zoeken toepassingen waarin silicium niet kan voorzien.

Er zijn natuurlijk uitzonderingen. Grootschalige energieopslag om de grillige productie van duurzame-energiebronnen op te vangen, is echt een ander beestje dan accu’s voor draagbare apparaten en elektrische auto’s. Het is zeker niet ondenkbaar dat andere concepten lithium-ion daar gaan verslaan. Maar die superbatterij voor onze telefoon en auto? Die heet gewoon lithium-ion.

Abonneer direct op onze nieuwsbrief

abonneren

Info-middag SME Instruments

25 juni

Eindhoven

Machine vision for mechatronic systems

3 juli - 4 juli

Eindhoven

Machine vision for mechatronic systems

3 juli - 4 november

Eindhoven