De toekomst van batterijen klinkt absoluut geweldig. Er zal meer capaciteit zijn (wat betekent meer bereik) in dezelfde hoeveelheid ruimte en een oplaadtijd van ongeveer vijf minuten.
Je lokale Chevron-station zou een oplaadlocatie voor ChEVron (zie wat ik daar deed) worden. Elektrische voertuigen (EV's) zouden lichter en goedkoper zijn en net zo snel weer op de weg zijn als een auto op gas. De bron van al deze magie zijn solid-state batterijen, en ze gaan de wereld veranderen. Behalve, houd je adem niet in als je binnenkort in een auto wacht.
Om de paar maanden informeert een bedrijf, soms een grote autofabrikant, de wereld dat solid-state batterijen om de hoek zijn. Het voelt alsof we altijd ongeveer vijf jaar verwijderd zijn van een belangrijke doorbraak. In één enorme aankondiging zal alles wat we weten over EV's van de ene op de andere dag veranderen, en die EV op je oprit zal het vierwielige equivalent zijn van de draagbare cd-speler, toegeëigend door de iPod van auto's.
De toekomst is… Later
Twee van dergelijke nieuwtjes hebben de afgelopen twee jaar de ronde gedaan. Toyota kondigde aan dat het in 2025 een solid-state prototype op de weg zal hebben, terwijl Samsung een batterij onthulde met een bereik van 500 mijl.
Het voordeel van die Samsung-doorbraak is dat hij maar 1.000 keer kan worden opgeladen. Dat betekent dat hij misschien drie jaar meegaat voor een dagelijkse auto. Niemand wil een auto die drie jaar meegaat voordat hij het duurste onderdeel moet vervangen.
Het is zeker niet klaar voor het grote publiek, maar die 1.000 ladingen is uitstekend nieuws voor onderzoek naar solid-state batterijen. Het grootste probleem met deze batterijen is dat ze, hoewel ze snel worden opgeladen en ongelooflijk compact zijn, niet erg lang meegaan.
Het gaat om de lithium-metaalanoden in de batterijen. Tijdens laad- en ontlaadcycli groeien er minuscule kristallen, dendrieten genaamd, die kleine gaatjes in de elektrolyt graven en kortsluiting veroorzaken, waardoor de batterij kapot gaat.
Voor de meesten van ons is de realiteit dat de EV's die vandaag op de weg zijn en in de komende jaren beschikbaar zullen zijn, 95% van de dingen zullen doen waarvoor we een auto/vrachtwagen/SUV/of bestelwagen nodig hebben.
Op dit moment probeert elk bedrijf erachter te komen hoe een solid-state batterij kan worden gemaakt die alle uitstekende voordelen van de technologie biedt zonder dat de kleine kristallen de elektrolyt versnipperen. Het onderzoek is aan de gang, en hoewel we misschien een solid-state batterij-aangedreven auto op de weg zien, betekent dit niet dat we er over een jaar of twee een in de plaatselijke showroom zullen zien.
Automotive Grade
Helaas is dat niet hoe technologie werkt in de autowereld. Om eerlijk te zijn, zo werkt technologie niet, zelfs niet in de wereld van smartphones en computers. Nieuwe hardware duurt jaren, soms tientallen jaren, om te perfectioneren voordat iemand het podium betreedt en een publiek verbaast met het volgende grote ding.
Voor de wereld lijkt het alsof alles in een oogwenk is veranderd, maar de ingenieurs en wetenschappers achter dat nieuwe ding brachten waarschijnlijk te veel avonden en weekenden weg van hun vrienden en familie om je leven een een beetje beter vanwege een hardware-upgrade naar je smartphone.
Een groot deel van die tijd wordt besteed aan het zorgen dat de nieuwe hardware werkt zoals bedoeld en veilig is. Een kleine fout in de uitvoering of fabricage van een stuk hardware kan betekenen dat een apparaat defect raakt of, erger nog, onveilig is.
De problemen worden verergerd door de noodzaak om items 'automotive-grade' te maken. Alles wat in een voertuig gaat, moet een intense reeks stress- en levensduurtests ondergaan. Deze componenten moeten bestand zijn tegen brandende hitte, temperaturen onder het vriespunt, honderdduizenden kilometers trillingen, water, stof, gemorste koffie, botsingen, insecten … werkelijk alles wat je maar kunt bedenken dat er met een voertuig kan gebeuren.
Schaal
Dan moeten al die afzonderlijke items in een testvoertuig worden geplaatst en opnieuw worden getest om te zien hoe ze samenwerken met andere componenten. Nadat dat allemaal is gedaan, moet je er veel bouwen, zoals Eli Leland, mede-oprichter en chief technology officer van Voltaiq, een bedrijf dat software bouwt om de gezondheid van batterijen in EV's te meten, opmerkt.
"Solid-state batterijen hebben indrukwekkende vooruitgang laten zien, maar deze technologieën zijn op zijn minst enkele jaren verwijderd van het maken van productievoertuigen. Als je eenmaal een compleet, opgeschaald celontwerp hebt, duurt het nog steeds meerdere jaren om een batterij voor een voertuig te kwalificeren in het licht van de veeleisende garantie-eisen voor auto-aandrijflijnen, "vertelde Leland Lifewire in een e-mail.
"Voor zoiets nieuws als een solid-state batterij, zou je een paar iteraties verwachten, en die technische cycli tellen op. De technologie belooft echter veel, en dat zal je waarschijnlijk ook doen zie solid-state batterijen in consumententoepassingen zoals wearables of mobiele elektronica lang voordat ze in een auto terechtkomen."
Dus ja, solid-state komt eraan, en het wordt geweldig. Maar het zal ook een lange tijd duren, en in de tussentijd gaan de vorderingen op het gebied van lithium-ionbatterijen door, en voertuigen die door die technologie worden aangedreven, zullen dichter worden en sneller opladen naarmate de tijd vordert.
Voor de meesten van ons is de realiteit dat de EV's die vandaag op de weg zijn en in de komende jaren beschikbaar zullen zijn, 95% van de dingen zullen doen waarvoor we een auto/vrachtwagen/SUV/of bestelwagen nodig hebben. Dus ja, kijk naar de toekomst, maar niet ten koste van het missen van wat er nu gebeurt. Als je dat met telefoons deed, had je nog steeds een Nokia op zak.
Meer weten over EV's? We hebben een hele sectie gewijd aan elektrische voertuigen!
