Flexibele solid-state batterijvondst met 86% hogere energiedichtheid voor 1.300 mijl op één lading
Solid-state batterijen komen geleidelijk uit de onderzoeksfase en worden prototypes en kleine volumes productie productielijnen.
Een aantal grote bedrijven zoals CATL, Toyota, Samsung, BYDmercedes en anderen hebben 2027 aangewezen als het cruciale moment waarop ze hun eerste elektrische productievoertuigen met echte solid-state batterijen zullen uitbrengen.
Dit betekent een vaste elektrolyt, in tegenstelling tot de hybride semi solid-state oplossingen in auto's zoals de NIO ET7 met een 95% vaste en 5% vloeibare elektrolyt. De tot nu toe aangekondigde volledig vaste accu's bieden een energiedichtheid van ongeveer 400 Wh/kg, met een theoretisch potentieel van 500 Wh/kg. Dat is meer dan het dubbele van de dichtheid van de populairste LFP-batterijen die overal in zitten, van EV's voor de massamarkt tot de populaire Anker Solix power station die momenteel met meer dan 50% korting verkrijgbaar is in de Amazon Prime Big Deal-lijst.
Naast het verdubbelen van de actieradius op een lading met hetzelfde oppervlak, zijn solid-state accu's ook inherent veiliger omdat ze minder reactieve componenten bevatten dan accu's met ontvlambaar vloeibaar elektrolyt. Een echte solid-state accu is echter vrij duur, omdat de elektrolyt onder hoge druk en temperatuur met de elektrode moet worden versmolten, wat resulteert in een zwakker contact tussen de lagen en een lagere lithium-ion transportefficiëntie.
Hierdoor kunnen solid-state batterijen hun volledige potentieel niet benutten, dus hebben metaalonderzoekers van de Chinese Academie van Wetenschappen een baanbrekende elektrolytoplossing voor solid-state batterijen ontwikkeld.
Ze haalden het "vaste" uit de elektrolyt van de vastestofbatterij door deze te baseren op een flexibel polymeer met ethoxygroepen en actieve korte zwavelketens die ontworpen zijn om de ionengeleidbaarheid te verhogen en op moleculaire schaal met de kathode te versmelten.
De resulterende polymeerelektrolyt in een samengestelde kathode verhoogde niet alleen de energiedichtheid van de solid-state cel met maar liefst 86% dankzij de verminderde overgangsweerstand, maar kan ook buigen. Het flexibele solid-state batterijsysteem is zelfs bestand tegen 20.000 buigbewegingen, waardoor de schokbestendigheid en het veiligheidsprofiel verder toenemen dan bij conventionele sulfide solid-state batterijen zoals die Samsung of Toyota in 2027 op de markt willen brengen.
Een dergelijke toename van de energiedichtheid zou in wezen betekenen dat de Mercedes EQB prototype met een echte solid-state batterij die momenteel getest wordt op actieradius, meer dan 1.300 mijl kan afleggen op één lading. Bovendien zou een solid-state batterij met een flexibele polymeerelektrolyt de levensduur en veiligheid van elektrische voertuigen verhogen als deze op voldoende grote schaal kan worden geproduceerd om de productiekosten tot een concurrerend niveau te verlagen.
