80% in 8 minuten: nieuwe wonderbatterij gemaakt in China

80% in 8 minuten: nieuwe wonderbatterij gemaakt in China

Het is zoiets als de achilleshiel van e-mobiliteit: elektrische voertuigen hebben een beperkte actieradius en moeten dan opgeladen worden. Maar wie wil zijn kostbare tijd doorbrengen met wachten naast een laadstation? Dit is precies waar critici van elektrische voertuigen over klagen. Dit is precies de reden waarom plug-in hybrides vaak na afloop van de leasecontracten worden geretourneerd met de laadkabel in de originele verpakking en dus nooit gebruikt. En dat is precies de reden waarom ingenieurs over de hele wereld nieuwe accusystemen onderzoeken, de ultieme superaccu die niet alleen een grote actieradius mogelijk maakt, maar ook in zeer korte tijd kan worden opgeladen en nog lang kan blijven werken nadat de rest van het voertuig is gesloopt.

Zoals zoveel bedrijven doet de Chinese autofabrikant GAC mee aan deze race om de ultieme batterijtechnologie en probeert nu de top te bereiken. Volgens een recente publicatie van het bedrijf zou de nieuwe snelladende batterij “baanbrekende vooruitgang” hebben geboekt. Het is gebaseerd op het materiaal grafeen, dat een hoge elektrische geleidbaarheid heeft en daarom van groot belang is voor batterijbouwers. 

Nobelprijswinnaar

Grafeen is de naam voor een modificatie van koolstof met een tweedimensionale structuur waarbij elk koolstofatoom wordt omgeven door drie andere onder een hoek van 120 graden, waardoor een honingraatvormig patroon ontstaat. In 2010 werden Andre Geim en Konstantin Novoselov geëerd voor hun onderzoek met het materiaal grafeen bekroond met de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Drie jaar later besloot de EU onderzoek naar grafeen te financieren met een miljard euro.

Duitse onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben samen met de Estse start-up Skeleton Technologies een grafeenbatterij ontwikkeld die niet alleen kleiner en lichter is, maar ook duurzamer en zelfs in slechts 15 seconden kan opladen. In principe zijn kortere laadtijden voor accu’s van elektrische auto’s al te realiseren, maar het grote nadeel tot nu toe is: hoe sneller er wordt geladen, hoe sneller de levensduur van de accu afneemt. De korte oplaadtijd van de grafeenbatterij, gecombineerd met oplaadcycli die in de honderdduizenden lopen, is bedoeld om drie hoofdproblemen op te lossen: langzame oplaadtijden, verslechtering van de batterij en angst voor bereik, aldus een persbericht van Skeleton Technologies. Er zit echter een addertje onder het gras: de productiekosten zijn erg hoog. Skeleton zelf ziet zijn uitvinding dan ook alleen maar als een complementaire technologie, een aanvullende technologie op lithium-ionbatterijen.

Tot nu toe heeft grafeen eigenlijk één groot probleem gehad, namelijk dat het erg duur is – tot een paar honderd dollar per gram. Daarom richten sommige fabrikanten zich soms op alternatieve technologieën. Ook hier hebben Chinese bedrijven een belangrijke stem. De KFZ Wirtschaft meldde onlangs dat de Chinese autofabrikant NIO de eerste elektrische auto presenteerde met een Solid-state batterij is uitgerust.

GAC zou er nu in zijn geslaagd een grafeenbatterij klaar te maken voor serieproductie. Het probleem van de hoge kosten zou zijn opgelost met behulp van een nieuwe 3DG-productietechnologie (driedimensionaal grafeen). Dit zou de productiekosten tot een tiende hebben teruggebracht.  

De elektrische auto-industrie is vooral geïnteresseerd in de op grafeen gebaseerde supersnellaadbatterij. Deze op grafeen gebaseerde batterij heeft een snellaadvermogen van 6C en kan binnen 8 minuten tot 80% van de capaciteit worden opgeladen in combinatie met een 600A-oplader met hoge capaciteit. Deze batterijtechnologie verkort niet alleen de oplaadtijd aanzienlijk, maar zou ook de levensduur van de batterij aanzienlijk moeten verlengen.

Merklancering in september

“Gelukkig heeft de batterijtechnologie nu zijn weg gevonden van het laboratorium naar de echte productie”, aldus de verklaring van de GAC Group. De op grafeen gebaseerde supersnellaadbatterij bevindt zich nu in de fase van daadwerkelijke voertuigtests. De Aion V, het eerste voertuig dat met de accu is uitgerust, zal vanaf september dit jaar in serieproductie gaan.

Dit maakt GAC het eerste bedrijf dat een specifieke datum voor marktgereedheid aankondigt. Verdere details zoals informatie over de energie-inhoud of hoe de laadtest plaatsvond heeft de fabrikant echter niet prijsgegeven. Grootte en gewicht – energiedichtheid is een belangrijke factor bij op grafeen gebaseerde batterijen – werden ook niet genoemd.

Overigens zijn op grafeen gebaseerde batterijen uiteraard ook een hete aardappel voor smartphones: het Amerikaanse bedrijf Real Graphene wil bijvoorbeeld een nieuwe batterijtechnologie op basis daarvan tot volwassenheid op de markt hebben gebracht. Het prototype is een batterij van 3.000 mAh die met een adapter van 60 watt binnen 20 minuten volledig moet worden opgeladen zonder heet te worden. Dit laatste zou de veiligheid van het toestel tijdens het snelladen kunnen vergroten en tevens de levensduur van de batterij kunnen verlengen. Volgens het bedrijf kan de batterij 1.500 oplaadcycli doorlopen voordat hij capaciteit verliest. Volgens experts leveren standaard smartphonebatterijen na ongeveer 400 oplaadcycli slechts 80 procent van hun oorspronkelijke prestaties.