Nieuwe Nederlandse batterij: een miljard steeltjes per centimeter

De wereld is verwikkeld in een race tegen de klok op weg naar betere batterijen. Naar de winnaars lonken miljardenwinsten. Nederland lijkt een kleine speler, maar schijn bedriegt. Deel 1 van een vierluik over start-ups van Nederlandse bodem.

Ik begin bij het begin, bij LionVolt, dat de architectuur van batterijen wil veranderen opdat die veel sneller kunnen laden en meer kWh per kilo kunnen opslaan. Hierna volgt een bedrijf dat grondstoffen voor betere batterijen maakt, een bedrijf dat complete batterijen gaat leveren en een bedrijf dat zich specialiseert in de machines om batterijen te produceren.

Ze hebben het afgelopen jaar allemaal investeerders weten te overtuigen miljoenen in hun batterij-ontwikkelingen te steken. De toekomst begint mede in de Hollandse polder...

Tijd, tijd, tijd

LionVolt is een van die bedrijven waarbij het nationale onderzoeksinstituut TNO via het Holst Centre aan de basis heeft gestaan. En daar werd weer voortgeborduurd op een ouder idee van Philips. Kortom: de bijzondere technologie en de patenten daarvoor komen niet uit de lucht vallen. Er is al jaren aan gewerkt.

Dat lijkt in scherp contrast te staan met waar LionVolt-CEO Karl McGoldrick op hamert: “Onze grootste vijand is nu de tijd. Ik heb liever op tijd een batterij klaar zonder patenten dan te laat een met honderd patenten.” Het gaat wereldwijd dan ook hard met de ontwikkeling van batterijen. In de VS zetten bedrijven alles op alles om als eerste de beste batterij te hebben, maar ook Israël roert zich, evenals Japan en Zuid-Korea, en China natuurlijk niet te vergeten.

Álles verbeteren

Waarom denkt McGoldrick met zijn LionVolt hier nog een kans te maken? “Je ziet dat overal verbeteringen voor batterijen worden bedacht. Maar het gaat dan om verbeteringen die altijd ten koste gaan van iets anders. Je hebt dan bijvoorbeeld een batterij die veel sneller kan laden, maar die minder energie kan opslaan, of omgekeerd, of sneller veroudert. Wij hebben een technologie die de architectuur van een batterij zodanig verandert dat die én sneller laadt én meer energie kan opslaan én langzamer veroudert én duurzamer is.”

Het geheim hierachter vormen 3D-structuren op een zogeheten dunne-film. Met een speciale techniek worden uiterst dunne laagjes (van een paar nanometer, een miljoenste millimeter) op een ondergrond aangebracht. Met die laagjes worden pilaartjes opgebouwd.

Die pilaartjes vergroten het oppervlak waar elektronen kunnen worden opgenomen of afgestaan, wat resulteert in sneller laden. Bovendien kunnen ze daardoor ook meer elektronen opslaan: het aantal kWh per liter en per kilogram neemt sterk toe.

Onbrandbaar

“Wij brengen met nanotechnologie één miljard pilaartjes aan op een vierkante centimeter. Daarmee creëren we een enorme energiedichtheid. Denk aan een stad als New York. Een paar honderd jaar geleden had die weinig inwoners per vierkante kilometer. Vervolgens zijn ze wolkenkrabbers gaan bouwen en nu heb je misschien wel honderd keer zo veel inwoners per vierkante kilometer.”

De huidige batterijtechnologie is volgens McGoldrick niet houdbaar: “Met onder meer kobalt en nikkel als grondstoffen en bepaalde oplosmiddelen zijn batterijen nu niet duurzaam. Daar moeten we vanaf. En willen batterijen voor auto’s echt interessant worden, moet je ze in 5 tot 15 minuten kunnen laden, niet in een half uur of langer. En in dat kwartier wil je niet een paar honderd kilometer aan actieradius erbij krijgen, maar duizend kilometer.” En nog een bijkomend voordeel: de nieuwe batterij is veiliger, want zo goed als onbrandbaar.

Klein beginnen

Ook voor vrachtwagens en vliegtuigen zou zo’n batterij een uitkomst zijn. McGoldrick denkt dat LionVolt die ook zal kunnen leveren. Maar het begint bescheiden. De eerste batterijen die het bedrijf dit jaar nog voor testdoeleinden aan klanten levert, zullen gericht zijn op kleine draagbare apparaatjes. “Denk aan kleine medische apparatuur, horloges, headsets en brillen voor virtual reality bijvoorbeeld. Daarna worden ze gaandeweg groter en geschikt voor auto’s, trucks en vliegtuigen.”

Komend najaar moet dus blijken of de batterijen van LionVolt aan de verwachtingen voldoen. En of ze op tijd zijn, want de internationale concurrentie is moordend.

Ook onderdeel van deze serie:
Poeder met gaatjes maakt deze batterijen minstens de helft krachtiger
Eén basisbatterij met een slimme verpakking voor meerdere toepassingen
Met weinig energie een batterij maken die veel energie opslaat? Binnenkort kan het
Een flinterdun vliesje geeft batterijen bijna dubbele levensduur

Lees ook:

Zon, wind en wat batterijen kunnen in 2030 al onze stroom leveren

Als we nu de juiste koers uitzetten kan in 2030 niet 70 procent van al onze stroom duurzaam zijn, zoals Europees is afgesproken, maar 100 procent. En dat louter met wind- en zonne-energie, aangevuld met batterijen voor de windstille en donkere uren. De stroom wordt bovendien spotgoedkoop, waardoor tal van nieuwe industrieën zullen ontstaan.