![Krediet: Herr Loeffler/Shutterstock Accu's van elektrische voertuigen: hoe zien ze er in de toekomst uit?](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/electric-vehicle-batte.jpg)
Krediet: Herr Loeffler/Shutterstock
“Gigafabrieken” zou op een dag miljoenen batterijen voor elektrische voertuigen in het VK kunnen produceren. De regering heeft het land al toegezegd om een verbod over de verkoop van nieuwe auto’s met benzine- en dieselmotoren tegen 2030, dus het lijkt erop dat elektrische voertuigen (of EV’s, zoals ze vaak worden afgekort) waarschijnlijk een groot deel van het huidige wagenpark zullen vervangen.
De autofabrikant Nissan heeft beloofd: EV-productie opvoeren in zijn fabriek in Sunderland in het noordoosten van Engeland, terwijl zijn industriële partner bouw een elektrische batterijfabriek in de buurt. Ondertussen heeft Opels eigenaar Stellantis in Cheshire aangekondigd dat het £ 100 miljoen (US $ 139 miljoen) zal investeren in de bouw van elektrische bestelwagens en auto’s in zijn fabriek. Ellesmere Port-fabriek.
Hoe zullen al deze batterijen eruitzien? De meeste EV’s gebruiken tegenwoordig lithium-ionbatterijen, maar deze hebben een aantal beperkingen. Gelukkig onderzoeken wetenschappers en ingenieurs een aantal manieren om deze uitdagingen te overwinnen die de drive om auto’s om te zetten in elektriciteit een boost kunnen geven.
Lithium-ionbatterijen waren voor het eerst op de markt gebracht door Sony in 1991 en zijn de meest voorkomende oplaadbare batterij in voertuigen geworden, net als in mobiele telefoons en laptops. Ze zijn efficiënter en hebben een langere levensduur: tussen de 15 en 20 jaar, ongeveer drie keer zo lang als die van een traditionele loodzuuraccu. Cruciaal is dat lithium-ionbatterijen meer energie opslaan en ook veel lichter zijn, wat betekent dat een voertuig dat is uitgerust met een batterij minder energie verbruikt om te bewegen.
De batterijen wekken energie op door geladen deeltjes, ionen genaamd, heen en weer te bewegen tussen twee elektroden. Wanneer de batterij is opgeladen, gaan lithiumionen van een elektrode van metaaloxideverbinding naar een grafietelektrode. Wanneer de batterij is ontladen om de auto van stroom voorzien, gaan de lithiumionen de andere kant op, waardoor elektronen in het aangesloten elektrische circuit stromen.
De toekomst van EV-batterijen
Om lithium-ionbatterijen goedkoper te maken, kijken wetenschappers van de Pennsylvania State University in de VS naar lithiumijzerfosfaatbatterijen, die verschillende elektrode-elementen gebruiken. Dit batterijmodel is veel goedkoper en veiliger dan de veelgebruikte lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide-batterijen en heeft het potentieel om een auto van stroom te voorzien 250 mijl op slechts tien minuten opladen.
![Accu's van elektrische voertuigen: hoe zien ze er in de toekomst uit?](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/electric-vehicle-batte-1.jpg)
In het lithiumbatterijpakket van een auto. Credit: Smile Fight/Shutterstock
Bezorgdheid over het bereik dat volledig opgeladen EV’s kunnen dekken, stimuleert ook autofabrikanten om zich te ontwikkelen batterijen die een vaste component gebruiken die de elektroden scheidt, in plaats van een vloeibare. Deze zijn veiliger en kunnen EV’s verder dan 300 mijl van stroom voorzien op één lading.
Maar lithiumbatterijen hebben een probleem. Lithium is een relatief zeldzaam element op aarde vergeleken met de meeste mineralen die algemeen worden gebruikt. Naarmate de vraag naar batterijen toeneemt, zal de prijs van lithium sterk toenemen. Dit heeft geologen ertoe aangezet om wereldwijd op zoek te gaan naar nieuwe bronnen van lithium, vaak met hun eigen hoge kosten. Zo kost de winning van lithium uit zoutpannen in Chili veel water, wat schaars daar. Kobalt is ook schaars in vergelijking met soortgelijke metalen zoals ijzer, en ertsen zijn geconcentreerd in de politiek instabiel Congo regio van Afrika.
Een oplossing kan zijn om meer gebruik te maken van wat we al hebben. Met meer dan een miljoen elektrische auto’s wereldwijd verkocht in 2017, een aantal dat snel toeneemt, bestuderen wetenschappers hoe lithium op grote schaal kan worden gerecycled. Sommigen overwegen of bacteriën hen daarbij kunnen helpen.
In de toekomst zal het belangrijk zijn om batterijen te ontwerpen die gemakkelijk kunnen worden gedemonteerd, om de metalen die ze bevatten opnieuw te gebruiken. Lithium is ook een zeer reactief metaal, een uitdaging vormen voor mensen die ermee moeten omgaan.
Er zijn ook potentiële alternatieven voor lithium. Bijvoorbeeld, natrium-ion batterijen krijgen belangstelling van EV-fabrikanten vanwege hun lagere kosten. Ze werken op dezelfde manier als lithium-ionbatterijen, maar natrium is zwaarder en slaat minder energie op.
Iets verder in de toekomst zijn multivalente batterijen, waarbij het ion dat tussen elektroden beweegt een grotere lading heeft dan lithium en dus elk meer dan één elektron aan het circuit levert. Er zijn aanzienlijke uitdagingen voor wetenschappers die met deze batterijen moeten worden overwonnen, maar ze zouden mogelijk zelfs kunnen leveren hogere energieopslag.
Voldoende elektrische auto’s bouwen tegen een prijs die ze goedkoper maakt dan alternatieven op fossiele brandstoffen is een grote uitdaging. In de voorhoede van batterijonderzoek werken wetenschappers om dit probleem op te lossen en een revolutie teweeg te brengen in de manier waarop we reizen.
Geleverd door The Conversation