Nieuwe productietechnieken voor batterij-elektroden beloven tot 50% minder energieverbruik en flinke kostenverlaging. Vooral droge verwerking staat op het punt door te breken en kan elektrische auto’s betaalbaarder maken.
Onderzoekers van het Amerikaanse Argonne National Laboratory hebben samen met Oak Ridge National Laboratory en Case Western Reserve University een omvangrijke studie uitgebracht naar nieuwe productiemethoden voor batterij-elektroden. Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Reviews Clean Technology, kunnen deze technieken het energiegebruik meer dan halveren en de kostprijs van batterijen aanzienlijk verlagen.
Waarom het huidige proces zo duur is
Vandaag de dag domineren nog steeds de zogenoemde natte processen, waarbij actieve materialen in het oplosmiddel NMP worden verwerkt tot een slurry die vervolgens in grote ovens gedroogd wordt. Dit proces is niet alleen energie-intensief, maar vereist ook dure installaties om het giftige oplosmiddel veilig terug te winnen.
“Elimineren van NMP kan zowel de energie- als materiaalkosten drastisch reduceren en de benodigde fabriekshal kleiner maken,” aldus de onderzoekers.
Droge verwerking: koploper richting massaproductie
Van alle onderzochte alternatieven springt droge verwerking eruit. Hierbij worden poeders direct samengeperst tot elektrodefilms, zonder oplosmiddelen en zonder ovens. Daarmee kan het energieverbruik met 46 procent omlaag en de productiekosten met 11 procent dalen.
Volgens Jianlin Li, programmanager bij Argonne, heeft droge verwerking de minste technische obstakels en ligt grootschalige toepassing binnen handbereik. Wel moet er nog onderzoek gedaan worden naar de stabiliteit van de bindmiddelen.
Water, straling en 3D-printen
Naast droge verwerking onderzochten de wetenschappers meer alternatieve methoden:
- Geavanceerde natte verwerking vervangt NMP door water. Dit spaart zo’n 25% energie, maar ovens blijven nodig.
- Stralingsuitharding gebruikt licht of elektronenbundels om slurry direct te verharden. Dat kan tot 65% energie besparen en 85% minder fabrieksruimte kosten, maar is nog experimenteel.
- 3D-printen maakt zeer precieze en op maat gemaakte elektroden mogelijk, maar is voorlopig te traag en duur voor massaproductie.
Impact op de energietransitie
Goedkopere en duurzamere batterijen zijn essentieel voor de energietransitie. Ze kunnen elektrische voertuigen toegankelijker maken en grootschalige opslag van groene stroom betaalbaar houden.
“Deze technologieën tonen groot potentieel om de kosten van batterijproductie te verlagen,” zegt Runming Tao, postdoc bij Argonne en hoofdauteur van het onderzoek. “Ons overzicht biedt een compleet en objectief beeld van de stand van zaken op het gebied van elektrodeverwerking.”
Hoe dichtbij is massaproductie?
Hoewel de technologie nog niet op industriële schaal wordt toegepast, lijkt de doorbraak nabij. Vooral droge verwerking kan volgens de onderzoekers al binnen enkele jaren in fabrieken worden uitgerold. Daarmee zou de overstap naar betaalbare en duurzame batterijen sneller kunnen komen dan veel experts tot nu toe dachten.
