imec presenteert nieuw type batterij met hoge energiedichtheid en goedkoop productieproces

De lithium-metaalvastestofbatterij kent een energiedichtheid van 1.070 wattuur per liter, wat volgens het kennisinstituut flink hoger is dan de huidige lithium-ionbatterijen die op een gemiddeld niveau van 800 wattuur per liter zitten.

Bestaande productielijnen
De nieuwe batterij wordt bovendien geproduceerd via een proces dat eenvoudig kan worden aangepast aan bestaande productielijnen. De nieuwe batterij effent het pad naar commercieel betaalbare vastestofbatterijen voor onder meer elektrische auto’s.

Samen met materiaalleveranciers en batterijfabrikanten is imec zich jaren geleden gaan richten op vastestofbatterijen. Daarbij bestaat het hart van de batterij – de elektrolyt – uit een vaste stof in plaats van een vloeistof, zoals bij conventionele lithium-ionbatterijen. Deze vastestofbatterijen bieden een hogere energiedichtheid, minder brandgevaar, snellere oplaadtijden en een langere levensduur als belangrijkste voordelen. Tot nu toe was het echter moeilijk om de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen te overtreffen, laat staan om massaproductie op een kosteneffectieve manier te doen.

SOLiDIFY
Binnen het innovatieproject SOLiDIFY hebben EnergyVille/imec en 13 Europese partners voor het eerst een prototype van een vastestofbatterij met lithium-metaal ontwikkeld. Onder meer de Nederlandse bedrijven Powal en VDL Groep en het Vlaamse Umicore nemen deel aan het project. De batterijcel werd geproduceerd op de EnergyVille-campus in Genk en dankt zijn hoge energiedensiteit aan een uniek elektrolyt voor het ionentransport, gebaseerd op een gepolymeriseerd nanocomposiet, ontwikkeld door imec. Vergeleken met vloeibare elektrolyten heeft deze nieuwe batterij bovendien een verminderde ontvlambaarheid, wat de veiligheid verhoogt. Extra beschermende coatings hebben het gebruik van kobalt-arme kathodes dan weer mogelijk gemaakt, wat de milieu-impact vermindert en tegelijkertijd een hogere energiedichtheid biedt.

150 euro per kilowattuur
Het productieproces is mogelijk bij kamertemperatuur, aanpasbaar aan huidige lithium-ion- productielijnen en zal naar verwachting minder dan 150 euro per kilowattuur kosten, wat mogelijk nog verder geoptimaliseerd kan worden en veelbelovend is voor betaalbare industriële toepassingen. Het project bevindt zich momenteel in de opschalingsfase, waarbij verdere validatie van het productieproces plaatsvindt.

‘Hoe de batterij van de toekomst er zal uitzien, is nog een open vraag’, aldus Bart Onsia, business- developmentmanager bij EnergyVille/imec. ‘Onze rol is om nieuwe wegen te verkennen, technologische grenzen te verleggen en op die manier bij te dragen aan Europa’s ambities rond strategische autonomie in de energiesector. De veelbelovende onderzoeksresultaten in het SOLiDIFY-project vormen een belangrijke stap in die richting.’