Donut Lab zegt de eerste volledige vastestofbatterij in productie te brengen die alle bekende trade-offs van de batterijtechnologie tot nu toe verleden tijd zou maken. Vermogen, laadsnelheid, slijtvastheid, veiligheid, duurzaamheid en betaalbaarheid: de Donut Solid State Battery zou op al deze punten top zijn. Dit zou een grote sprong vooruit zijn voor EV’s en andere vormen van elektrificatie.
Het Finse bedrijf Donut Lab maakte begin januari bekend dat het de eerste all-solid-state-batterij ter wereld in commerciële productie brengt. Dit is tamelijk sensationeel, omdat de ontwikkeling van een vastestofbatterij tot nu toe vast zat op serieuze technische problemen. Recent publiceerde het Zwitserse Paul Scherrer Institute een studie die een oplossing aanreikt voor twee kernproblemen van de vastestofbatterij: de vorming van lithiumdendrieten – naaldachtige structuren die kortsluiting veroorzaken – en de instabiliteit op het grensvlak tussen de lithium-metaalanode en de vaste elektrolyt.
We moeten dus aannemen dat Donut Lab in alle stilte de ontwikkelfase van zijn vastestofbatterij al succesvol heeft doorlopen en de sleutelproblemen opgelost. Al is niet duidelijk hoe. Gevraagd om toelichting laat de woordvoerder weten dat zij “de unieke combinatie van materialen en productieproces […] op dit moment nog niet bekendmaken.”
De Finnen presenteren hun Donut Solid State Battery onder het motto ‘No compromise’ en claimen dat de belangrijkste eigenschappen van hun batterij stuk voor stuk van topniveau zijn: de bekende trade-offs tussen vermogen, laadsnelheid, slijtvastheid, veiligheid, duurzaamheid en kosten zijn overwonnen. Om te beginnen is er de hoge energiedichtheid van 400 wattuur per kilogram (400 Wh/kg). De laadsnelheid bedraagt minder dan vijf minuten en afhankelijk van de uitvoering in ieder geval minder dan tien minuten. Er is geen noodzaak om opladen te beperken tot 80% ter voorkoming van versnelde slijtage. Deze eigenschappen gaan samen met een praktisch onbeperkte levensduur van 100.000 cycli van laden en ontladen. Voor de huidige lithium-ionbatterijen gelden 5.000 cycli als maximum. Hierbij hebben temperatuuromstandigheden nagenoeg geen effect op de prestaties van de Donut Battery. Een laboratoriumtest met extreme kou (-30 °C) en extreme hitte (100 °C) laat slechts 1 procent capaciteitsverlies zien.
Onbrandbaar
Ook op het vlak van veiligheid gooit de batterij van Donut hoge ogen: door de afwezigheid van brandbare vloeibare elektrolyten, thermische runaway-ketens en metalen dendrieten is sprake van onbrandbaarheid. Verder wordt een honderd procent ‘groene’ batterij geclaimd, waarmee wordt bedoeld dat er geen zeldzame en dure materialen (metalen) worden gebruikt, maar alleen overal ruim beschikbare materialen. Hiermee blijft de productie van de batterij ook gevrijwaard van geopolitieke invloeden. En mede hierdoor is de Donut Battery ook nog goedkoper dan lithium-ionbatterijen.
