Wat zijn solid-state batterijen? Kunnen ze een succesvol tijdperk van elektrische auto's inluiden?

Nu de commercialisering van elektrische auto's in een stroomversnelling is geraakt, kondigen autoproducenten de stopzetting van de productie van auto's met verbrandingsmotoren aan. Volkswagen heeft als doel om in 2030 het aandeel elektrische auto's in Europa op 80% en in Noord-Amerika op 55% te brengen, en Mercedes-Benz heeft al aangekondigd dat het in 2023 geen auto's met verbrandingsmotoren meer zal produceren. Ook het openbaar vervoer is aan het veranderen naar waterstofbussen of elektrische bussen. Te midden van de toenemende inspanningen van bedrijven om elektrische auto's te produceren, krijgt de solid-state batterij (전고체 배터리) steeds meer aandacht als oplossing voor de problemen met elektrische autobatterijen.

Elektrische auto's maken momenteel gebruik van lithium-ionbatterijen. Bij lithium-ionbatterijen is de elektrolyt, die de stroom tussen de positieve en negatieve elektrode laat stromen, vloeibaar, waardoor er risico is op lekkage. Omdat het een brandbare vloeistof is, bestaat er ook een risico op explosie bij blootstelling aan hoge temperaturen. Bij brand in een elektrische auto is blussen moeilijk en als de brand niet goed wordt geblust, bestaat er een risico op een secundaire explosie, wat kan leiden tot een ernstig ongeluk.

De solid-state batterij (전고체 배터리) is naar voren gekomen als een alternatief dat deze nadelen van lithium-ionbatterijen overwint. Omdat de elektrolyt vast is, is er geen risico op lekkage door schokken en aangezien het geen ontvlambare stoffen bevat, is de kans op ontbranding klein, waardoor het relatief veilig is. Maar de solid-state batterij bevindt zich nog in de ontwikkelingsfase. Onlangs hebben het Amerikaanse solid-state batterijbedrijf Solid Power en het Koreaanse SK een samenwerking aangekondigd om de ontwikkeling van de solid-state batterij te versnellen.

Het gebruik van een solid-state batterij zou leiden tot een kortere laadtijd en een verhoogde actieradius. De solid-state batterij lijkt de meeste klachten van huidige gebruikers van elektrische auto's te kunnen oplossen. Bedrijven zijn al begonnen met de ontwikkeling van solid-state batterijen. Ook op nationaal niveau wordt de solid-state batterijindustrie ondersteund om de nationale concurrentiekracht te vergroten. De belangrijkste bedrijven hebben als doel om de solid-state batterij tussen 2025 en 2028 te commercialiseren.

In deze tijd waarin het tijdperk van auto's met verbrandingsmotoren ten einde loopt en het tijdperk van elektrische auto's aanbreekt, is de prijs nog steeds de grootste barrière voor de commercialisering van elektrische auto's. Ook nu nog zijn er veel consumenten die vanwege de prijs afzien van de aanschaf van een elektrische auto. Naar verwachting zal de prijs een struikelblok blijven als de solid-state batterij eenmaal op de markt komt. Net als bij lithium-ionbatterijen zal de prijs echter geleidelijk stabiliseren naarmate de tijd verstrijkt, maar naar verwachting duurt het nog geruime tijd voordat de prijs zo laag is dat het geen belemmering meer vormt.

Onlangs heeft Chicago een periode van extreme koude ervaren, vergelijkbaar met de Arctische poolstreken. Bij een gevoelstemperatuur van -30 graden Celsius waren het niet de mensen, maar de elektrische auto's die het grootste probleem vormden. Door de extreme koude raakten de elektrische auto's leeg, waardoor er lange rijen ontstonden bij de oplaadpunten. Opladen ging ook niet altijd goed, wat opnieuw leidde tot kritiek op elektrische auto's. Elektrische auto's hebben een chemische reactie nodig tussen de positieve en negatieve elektrode om elektriciteit te genereren en normaal te functioneren. Bij lage temperaturen verloopt deze chemische reactie trager, wat kan leiden tot problemen met de batterij. Gezien de toename van extreme hittegolven en koudegolven door klimaatverandering, is het de vraag of de introductie van de solid-state batterij deze problemen kan oplossen.