Wereldwijd wordt koortsachtig gezocht naar krachtigere, snellere en lichtere batterijen. Er bestaan inmiddels vele duizenden octrooien op tal van onderdelen van de batterijtechnologie die vooral in handen zijn van grote spelers als Samsung, Panasonic, LG, Toyota en Bosch. Naast dit mondiale research- en engineergeweld zijn in Nederland in alle stilte een paar start-ups elk vergevorderd met een veelbelovende vinding. Gaan zij de giganten verslaan?
Op de markt van elektrische personenauto’s concurreren grote merken in het voetspoor van Tesla volop met elkaar. De Chinese nieuwkomer Nio lijkt de gevestigde orde de loef af te steken met de eerste solid-state batterij met een capaciteit van 150 kWh. Die zou de SUV ES6 een actieradius van 930 km geven. Toyota zegt in 2027 te komen met een solid-state batterij met een actieradius van 1.200 km en een oplaadtijd van 10 minuten. Intussen zijn elektrische vrachtwagens ook aan een opmars begonnen. Eind dit jaar rijden er volgens ING Research al zo’n duizend in Nederland rond. Tesla heeft de eerste thuisbatterij op de markt gebracht. En vergeet elektrisch vliegen niet. De eerste prototypen zijn al van de grond gekomen. Lilium in Duitsland is hard op weg naar de productie van het eerste commerciële exemplaar voor zes passagiers.
Krachtigere en sneller oplaadbare batterijen zijn hard nodig voor de voortgaande elektrificatie van nieuwe toepassingen en ter verbetering van bestaande toepassingen. Het enorme commerciële belang verklaart het indrukwekkende aantal internationale patenten voor batterijtechnologie. In de periode 2000-2018 diende Samsung bijvoorbeeld 4.787 octrooiaanvragen voor batterij-innovaties in. Toyota was goed voor 2.564 aanvragen. Nederlandse bedrijven kwamen tot een totaal van 179.
Hoewel de toepassingen en de energievragen flink uiteenlopen, zijn de principes en kritische onderdelen van batterijtechnologie grotendeels hetzelfde. In de basis bestaat elke batterijcel – de kleinste eenheid van de algemene benaming batterij – uit drie essentiële onderdelen: een anode, een kathode en een elektrolyt. De materialen en chemische samenstellingen waar deze onderdelen van gemaakt zijn, bepalen de prestaties van de batterij. Hierbij zijn capaciteit en (ont)laadsnelheid wellicht de belangrijkste prestaties waarin voortdurend naar verbetering wordt gezocht, maar niet de enige. Andere aandachtspunten zijn: gewicht en volume, slijtage, zelfontlading, veiligheid (ontploffings- en brandgevaar), duurzaamheid en circulariteit.
