Komen er binnenkort elektrische auto’s met een actieradius van 5.000 km?
Van Berlijn naar Caïro op één acculading: Koreaanse onderzoekers beweren een spectaculaire doorbraak in batterijtechnologie te hebben bereikt. Op dit moment zijn autofabrikanten er nog niet in geslaagd om elektrische modellen met een actieradius van meer dan 4 cijfers aan hun aanbod toe te voegen. Zelfs de huidige koploper, de Lucid Air Grand Touring, heeft ‘slechts’ een maximale actieradius van 960 kilometer. En dat is een luxe sedan die 132.900 euro kost en die bijna niemand zich dus kan veroorloven. Wie aangewezen is op betaalbare elektrische middenklassers, zal genoegen moeten nemen met een actieradius van 400 tot 500 kilometer.
Vanuit het huidige perspectief lijkt het zodoende uiterst onrealistisch dat elektrische auto’s in de niet al te verre toekomst tot wel 5.000 kilometer op één acculading kunnen rijden. En toch kondigen onderzoekers precies dat aan. Te mooi om waar te zijn? Het komt waarschijnlijk door de schijnbaar onwaarschijnlijke aankondiging dat het nieuws er ongeveer 2 jaar over deed om vanuit de wetenschapp en vakbladen door te dringen tot de algemene media.
De eerste aankondigingen van onderzoekers van de Zuid-Koreaanse universiteiten Pohang University of Science and Technology (Postech) en Sogang University dat ze een doorbraak hadden bereikt, kwamen al in het voorjaar van 2023. In maart 2024 publiceerden de onderzoekers vervolgens een uitgebreider artikel over hoe de actieradius van elektrische auto’s binnenkort exponentieel zou kunnen toenemen. Het klinkt te mooi om waar te zijn, maar in Zuid-Korea is men overtuigd van de doorbraak.
Volgens het team onder leiding van professor Soojin Park (scheikunde), Youn Soo Kim (materiaalkunde en -technologie) en Jaegeon Ryu (chemische en biomoleculaire technologie) schuilt het geheim in een geladen polymeerbindmiddel voor het anodemateriaal. Het voorheen gebruikelijke materiaal, grafiet, wordt vervangen door een siliciumanode gecombineerd met gelaagde polymeren. Dit moet “minstens 10 keer de capaciteit van conventionele grafietanoden” bieden en tegelijkertijd stabiel en betrouwbaar zijn. Dit zou de capaciteit van een elektrische autoaccu met dezelfde factor moeten verhogen. En daarmee ook de actieradius, die in de praktijk gemakkelijk 5.000 kilometer zou moeten bedragen. Ter illustratie: dit zou het mogelijk maken om de afstand van Berlijn naar Caïro over land af te leggen met slechts één acculading. En niet alleen dat: als zo’n elektrische auto met een groot bereik daadwerkelijk zou bestaan, zou hij zelfs de modellen met verbrandingsmotoren en hybrides met de grootste actieradius, die slechts iets meer dan 1.000 kilometer per tank halen, aanzienlijk overtreffen.
Volgens de argumentatie van Koreaanse wetenschappers hebben huidige elektrische auto’s een beperkte actieradius omdat grafiet als anodemateriaal gebruikt moet worden. Hoewel silicium, met zijn hogere capaciteit, meer energie zou kunnen opslaan, is het momenteel geen alternatief. Dit komt doordat dit materiaal tijdens de reactie met lithium in volume zou uitzetten (lithium-ionbatterijen zijn momenteel het meest gangbaar). Dit zou de prestaties en stabiliteit van de batterijen in gevaar kunnen brengen en daarmee een veiligheidsrisico vormen. Hier komen de bovengenoemde polymeerbinders in beeld, omdat ze bedoeld zijn om deze volume-uitzetting effectief te beheersen.
Daarnaast introduceert het team polyethyleenglycol om de fysische eigenschappen te reguleren en de diffusie van lithium-ionen te vergemakkelijken, wat resulteert in een dikke elektrode met hoge capaciteit en een maximale energiedichtheid in lithium-ionbatterijen. “Ons onderzoek heeft de potentie om de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen aanzienlijk te verhogen door het gebruik van anodematerialen met hoge capaciteit”, aldus professor Soojin Park van de Postech University. Hij gelooft dat anodematerialen op basis van silicium de actieradius van een elektrische auto minstens vertienvoudigen. De wetenschappers hebben echter tot nu toe de vraag opengelaten wanneer het materiaal klaar zou kunnen zijn voor serieproductie en of het tegen redelijke kosten kan worden opgeschaald naar de schaal die nodig is voor industriële toepassingen.