Auke Hoekstra: natrium-ion gaat batterijen straks spotgoedkoop maken

Hoe kijk jij als wetenschapper en eigenaar van Zero Emission Energy & Mobility naar de ontwikkeling van batterijen voor elektrische auto’s (ev)?
‘Ik vind het allemaal nog steeds een van de meest wonderbaarlijke dingen die ik in mijn leven heb meegemaakt. Ik zag rond 2006 dat zonnepanelen het gewoon gingen maken: een heel dun laagje silicium, en ineens had je geen fossiele energie meer nodig. Eerst dacht iedereen dat het alleen iets was voor satellieten. Nu is pv gewoon dirt cheap. Kort daarna kwamen de eerste batterijen.’

Dat ging ook snel…
‘Een jaar nadat ik serieus instapte, in 2009, reed oud-premier Ruud Lubbers rond in een omgebouwde Volkswagen Golf die 3 ton had gekost. Daarmee kon hij 200 kilometer rijden voordat hij weer moest bijladen. Een jaar later was er de Lotus met dezelfde actieradius, voor de helft van de prijs. De kosten van batterijen waren al fors gedaald. Even later haalde ik, samen met Marjan Minnesma, de Think City naar Nederland.’

Wat was dat?
‘Een klein kunststof stadsautootje met een gesmolten zoutbatterij, in feite een rustig kokend badje vloeibaar zout achterin de auto. Zodra dat te koud werd of te lang niet gebruikt werd, moest je de batterij 30 uur lang opwarmen. Wat een verschil met nu!’

De ontwikkeling van batterijtechnologie staat niet stil…
‘Wat weinig mensen weten is dat de lfp-batterij commercieel werd vóór nikkel-mangaan-kobalt (nmc) die daarna dominant werd. Nu zijn lfp-batterijen weer helemaal terug, mede omdat ze langer meegaan en verrassend licht zijn geworden. Hij won marktaandeel als een idioot. In 2022 was nog zo’n 60 procent van de autobatterijen nmc en 30 procent lfp. Inmiddels is dat compleet omgedraaid. Lfp-batterijen zijn iets zwaarder dan nmc maar ze zijn veel milieuvriendelijker en gaan langer mee. Breng je iets nieuws op de markt, dan moet je dus concurreren met een technologie die al enorm is uitontwikkeld en dankzij gigantische schaalvoordelen nog maar weinig kost.’

Hoe kijk jij in dit verband naar de opkomst van de natrium-ion-batterij?
‘Natrium is niet per se beter dan lfp, maar wordt wel gepositioneerd als alternatief met 3 voordelen. Deze batterijen worden op termijn goedkoper, ze werken uitstekend bij zeer lage temperaturen en zijn milieuvriendelijker. Daar staat één nadeel tegenover. De energiedichtheid is lager, waardoor een batterijpakket met dezelfde opslagcapaciteit altijd wat zwaarder en groter uitvalt.’

De milieuwinst is groot?
‘Het hangt sterk af van waar je het vandaan haalt. Lithium winnen op de Zuid-Amerikaanse zoutvlaktes – in Chili, Argentinië en Bolivia – is schadelijker. Rock mining in Australië valt, vergeleken met het delven van de meeste andere mineralen, best mee. Maar het winnen van natrium is sowieso, in alle gevallen, milieuvriendelijker dan lithium.’

Wat gaan deze batterijen in prijs schelen?
‘Lithium kost ongeveer 10 euro per kilowattuur, terwijl een complete batterij nu al richting de 35 euro per kilowattuur gaat. Dat ene ingrediënt is dus goed voor zo’n 30 procent van de verkoopprijs, best een dingetje. Bij natrium zouden de grondstofkosten in theorie veel verder omlaag kunnen, bij massaproductie. Op termijn gaat natrium het op prijs dus winnen van lfp, en er mede voor zorgen dat batterijen de toekomst onder de 25 euro per kilowattuur komen.’

Deze batterijen zijn al op de markt?
‘’s Werelds grootste batterijfabrikant CATL gaat zijn Naxtra-natriumbatterij eind dit jaar in massa fabriceren en naar de weg brengen, samen met autofabrikant Changan. De Nevo en de Qiyuan – dezelfde auto onder een andere naam – zijn de eerste volwaardige elektrische auto’s met een natriumbatterij die in groten getale van de productielijn gaan rollen. Ze hebben een actieradius van zo’n 400 kilometer. Ik zie een hippe, modern gestylede sedan die qua zijlijn en kofferbak wel wat aan een Tesla Model 3 doet denken. Een serieuze auto dus, geen curiositeit.’

Hoe groot wordt het marktaandeel van natrium?
‘CATL geeft aan dat natrium tot 50 procent van de ev-markt kan gaan uitmaken. De meeste andere experts zijn voorzichtiger: die verwachten dat het in 2030 al lastig wordt om boven de 20 procent te komen. Zelf zit ik er ergens tussenin: ik denk dat natrium in auto’s richting de 30 procent kan gaan, en dat het voor stationaire opslag uiteindelijk de grootste technologie wordt.’

Wat volgt er na natrium?
‘Batterijen zijn een van de meest dynamische technologieën die ik ooit heb gezien. Qua chemieën kunnen lithium-metaal, lithium-zwavel en lithium-lucht extreem licht en goedkoop worden. IJzer-luchtbatterijen zouden zwaar en inefficiënt, maar echt absurd goedkoop kunnen worden. Dat staat echter allemaal nog in de kinderschoenen.’

Hoe staat het met solid-state, waar al jaren over gesproken wordt?
‘Daarbij vervang je het vloeibare elektrolyt of de gel tussen de kathode en de anode door een vaste stof. In theorie levert dat aanzienlijke verbetering op: een langere levensduur, minder gewicht, brandbestendige batterijen… Partijen zoals Toyota en Tesla roepen al een hele tijd dat het eraan komt. De productie komt echter nog niet goed op gang. Ik vind het lastig te voorspellen hoe snel dat gaat doorbreken. Ook dit onderstreept echter het feit dat batterijen zich op allerlei gebieden razendsnel ontwikkelen.’

Waar staan we met natriumbatterijen over 20, 30 jaar?
‘Natrium gaat niet alles verdringen, maar zorgt er wel voor dat batterijen richting 2040-2050 spotgoedkoop worden. De batterijcellen van een thuisbatterij van 10 kilowattuur kosten dan 250 euro en een 20-voets-container van 5 megawattuur kan voor de prijs van één middenklasseauto duizend huizen veel duurzamer maken terwijl die het stroomnet stabiliseert. Natrium is dus een sleuteltechnologie in de batterijrevolutie die samen met wind en zon bezig is onze mobiliteit en gebouwde omgeving van fossiel af te helpen. En ik weet zeker dat we de grootste batterijontwikkelingen van de komende 30 jaar nog nauwelijks kunnen voorspellen, zo snel gaat het allemaal.’