Vlaams-Europees strategisch batterijonderzoek

VITO/EnergyVille werkt aan de batterijtechnologieën van de toekomst. Dit zijn vooral batterijen met zo min mogelijk schaarse materialen, om niet afhankelijk te zijn van andere landen.

Trefwoorden: #batterijen, #Catalisti, #EU, #Flux50, #lithiumzwavelbatterij, #VITO/EnergyVille, #Vlaanderen

Lees verder

research

( Foto: artemegorov - 123RF )

ENGINEERINGNET.BE - In 2017 startte VITO/EnergyVille haar onderzoek naar materialen voor nieuwe batterijtechnologieën. Intussen is dat strategische onderzoekstraject op stoom gekomen, met de publicatie van de eerste wetenschappelijke papers in 2020 en de aanvraag van de eerste patenten.

Het batterijonderzoek past naadloos in de geformuleerde ambitie van de EU in 2020 om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn, de zogenaamde Green Deal. ‘Energieopslag is cruciaal om de transitie naar hernieuwbare energie te maken en zero-emissiemobiliteit te realiseren’, zegt Annick Vanhulsel van VITO/EnergyVille.’

De sterkte van de batterij-expertise van VITO/EnergyVille situeert zich onder meer op het vlak van de oppervlakte-eigenschappen van materialen. ‘We werken op de kathode én anode’, aldus Dirk Vangeneugden van VITO/EnergyVille.

‘Aan het grensvlak van de materialen vindt het cruciale elektronen- en/of ionentransport plaats. Door deze oppervlakken en de interactie ervan met de elektrolyt te optimaliseren, verbeteren we essentiële zaken zoals de energiedichtheid en de levensduur van batterijen.’

Dit soort nieuwe ontwikkelingen op vlak van materialen kunnen diverse batterijtechnologieën verbeteren. ‘Zo maken we batterijen performanter over de verschillende generaties heen, van lithiumion- over vastestof- tot lithiumzwavel- en post-lithiumionbatterijen.’

De lithiumzwavelbatterij is een voorbeeld van zo’n next generation-batterijtechnologie in de onderzoeksfase. Dit type batterijen is half zo zwaar als de beste lithiumionbatterijen, bij eenzelfde energieopslag. Zij zijn goedkoper te produceren dankzij de quasi onbeperkte en wereldwijd beschikbare zwavelreserves.

Alleen is de levensduur van dit type batterij te kort, waardoor de capaciteit al na een paar honderd ladings- en ontladingscycli sterk afneemt. Daaraan probeert VITO/EnergyVille iets te doen.

Vanhulsel: ‘We zoeken onder meer naar een nieuwe samenstelling van de lithium- en de zwavelelektrode om op die manier de energiedichtheid en de levensduur te verbeteren.’

De batterij-onderzoekers werken hiervoor onder meer samen met UHasselt. Ook zijn er samenwerkingen met internationale partners zoals het Spaanse wetenschappelijke instituut CIDETEC, leidend in onderzoek naar energieopslag.

‘De actieradius en de draagkracht van drones wordt nu beperkt door zware batterijen’, vertelt Vangeneugden. ‘Sterk groeiende sectoren zoals die van de pakjesleveranciers wachten op lichte batterijen.’

De voorbeelden van sectoren waarin meer performante batterijen voor een flinke stroomversnelling kunnen zorgen, zijn legio. Bijvoorbeeld de ontwikkeling van thuisbatterijen om de eigen stroomproductie van zonnepanelen in op te slaan. Of elektrische wagens met een groter rijbereik.

Maar ook aan grote, stationaire batterijclusters voor de tijdelijke opslag van hernieuwbare energie en de stabilisatie van het elektriciteitsnetwerk. Vangeneugden: ‘Met het almaar stijgende aandeel van hernieuwbare bronnen wordt ook deze batterijtoepassing belangrijker.’

‘Batterijen vormen een key enabling technology in de energietransitie’, voorspelt Vangeneugden. ‘Ook hebben dit soort technologieën nog een gigantisch verbeterpotentieel.’

Daar staat dus een groot economisch en strategisch belang tegenover. ‘Mede daarom letten we er bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën op dat we zo min mogelijk kritische materialen gebruiken, zoals kobalt, en we bekijken of die materialen Europa op geopolitiek vlak erg afhankelijk zou maken van andere landen.’

Door dat strategische belang wordt er nu vanuit Europa stevig ingezet op nieuwe, duurzame en goedkope batterijtechnologieën. Dat gebeurt onder meer vanuit de recent opgerichte Batteries European Partnership Association waarvan ook VITO/EnergyVille lid is.

Ook is een nieuw batterijprogramma opgezet vanuit de Vlaamse speerpuntcluster rond innovatief materiaalonderzoek (SIM), waarin VITO/EnergyVille actief is.

‘In batterijen komen materialen, energie en chemie samen, waardoor ook de speerpuntclusters rond energietechnologie (Flux50) en duurzame chemie (Catalisti) nauw betrokken zijn.’