Een accu die bij hetzelfde gewicht een derde meer energie opslaat. Zo vatte Electrive het resultaat samen van een labtest bij het Fraunhofer-instituut voor zonne-energiesystemen in Freiburg, gemeld op 22 oktober. De onderzoekers bouwden een cel met veel silicium in de anode en lieten die meer dan duizend keer volledig laden en ontladen. Dat klinkt als het nieuws waar iedere EV-rijder op wacht, meer bereik zonder zwaardere auto. Ik zet op een rij wat silicium in een accu doet, wat deze test wel en niet bewijst, en wanneer je er iets van in een auto kunt verwachten.
Wat silicium in een accu doet
Een lithium-ionaccu heeft twee kanten. Aan de ene kant zit de kathode, het deel waar je vaak over leest als het om LFP of nikkelhoudende accu’s gaat. Aan de andere kant zit de anode, en die bestaat in vrijwel elke elektrische auto uit grafiet. Bij het laden worden de lithiumdeeltjes in die anode opgeslagen. Hoe meer lithium de anode kan vasthouden, hoe meer energie er in dezelfde ruimte en hetzelfde gewicht past.
Silicium kan daar veel meer van opnemen dan grafiet. Volgens het Fraunhofer ISE is de theoretische capaciteit ongeveer tien keer zo hoog. Dat maakt silicium al jaren het beloofde land van de accuwereld.
Het probleem is dat silicium bij het laden flink opzwelt, volgens Electrive tot wel 300 procent, waar grafiet blijft steken op 10 tot 12 procent. Een materiaal dat bij elke laadbeurt uitzet en weer krimpt, verliest het contact met de rest van de cel en slijt snel. Daarom houden fabrikanten het aandeel silicium in de anode tot nu toe laag. De onderzoekers in Freiburg gebruikten een mengsel van silicium en koolstof dat de spanning in het materiaal moet opvangen, en dat mengsel vormt 51 procent van het actieve materiaal in de anode.
Wat de test aantoont
De cel is een zogeheten pouchcel van 25 Ah, gemaakt op een pilotlijn op industriële schaal, met aan de andere kant een nikkelrijke kathode. Volgens Electrive doorstond de cel meer dan duizend volledige laadcycli en hield daarna meer dan 83 procent van zijn capaciteit over. Duizend cycli met minstens 80 procent capaciteit geldt als de ondergrens voor commercieel gebruik. Die drempel is dus gehaald, en dat is voor een siliciumrijke cel geen kleinigheid.
De energiedichte van de geteste cellen kwam uit op 280 Wh per kilo. Bij massaproductie zou dat volgens de onderzoekers kunnen oplopen tot ongeveer 330 Wh per kilo, zo’n 20 tot 35 procent meer dan de huidige nikkelhoudende cellen en bijna het dubbele van LFP.
Vertaald naar een auto rekent Electrive voor dat er bij hetzelfde accugewicht bijna 100 kWh in zou kunnen in plaats van ongeveer 75 kWh. Voor een middelgrote auto zou het realistische bereik dan stijgen van zo’n 450 naar ruim 600 kilometer.
Wat de test niet aantoont
Hier wordt het interessant, want het bericht bevat ook een paar voorbehouden die in de kop niet terugkomen.
Het eerste is druk. De cel deed het goed onder een flinke druk van ongeveer 10 bar op het pakket. Bij 3 bar liep de bruikbare capaciteit duidelijk sneller terug. Een accupakket in een auto moet dus zo gebouwd worden dat het de cellen stevig op elkaar houdt, en dat vraagt om een andere constructie dan nu gebruikelijk is.
Het tweede is belasting. Onder dynamische omstandigheden met veel vermogen, en dat is precies wat een auto doet bij optrekken en snelladen, nam de capaciteit sneller af dan bij rustige testcycli. Het mooie cijfer van 83 procent na duizend cycli geldt voor het rustige scenario.
Het derde is het doel van het onderzoek zelf. Het project heet StrOboBatt, loopt van juni 2024 tot mei 2027 en wordt betaald door het Duitse ministerie van Economische Zaken, met PCC Thorion en Glatt Ingenieurtechnik als partners. Op de projectpagina van Fraunhofer ISE staat de groeiende vraag naar stationaire opslag van zonne- en windstroom voorop. Het gaat dus om accu’s in het algemeen, niet specifiek om de auto. Een autofabrikant wordt in het bericht niet genoemd.
Wanneer kun je het kopen
Het eerlijke antwoord is dat niemand dat zegt. Electrive noemt geen tijdpad voor productie, en het project zelf loopt tot medio 2027. Een geslaagde labtest is een stap, maar daarna volgen nog jaren van opschalen, testen in complete pakketten en goedkeuring door autofabrikanten. Mijn verwachting is dat je deze specifieke techniek niet in een auto ziet die je de komende paar jaar bestelt.
Dat betekent niet dat silicium uit de auto wegblijft. Kleine hoeveelheden silicium in de anode zijn bij accufabrikanten al langer in gebruik om de energiedichte op te krikken. Het verschil met dit onderzoek zit in de hoeveelheid. Waar het nu om een snufje gaat, is het hier de helft van het actieve materiaal.
Wat dit betekent voor je keuze nu
Wachten op een betere accu is bij elektrische auto’s een eindeloos spel, want er is altijd een doorbraak op komst. Wie nu een auto zoekt, koopt de techniek van nu. Meer bereik is overigens niet altijd de beste keuze. Voor wie vooral korte ritten maakt en thuis laadt, is een kleinere accu vaak verstandiger, zoals ik uitlegde bij de keuze tussen een accu van 37 of 52 kWh in de ID. Cross. En hoeveel bereik je in de praktijk haalt, hangt minstens zo veel af van rijstijl, temperatuur en banden als van de accu zelf. Daarover gaat hoe techniek en rijstijl je actieradius bepalen.
Waar ik wel blij van word, is de Europese kant van het verhaal. Grafiet komt nu grotendeels van buiten Europa. Silicium kan volgens Electrive synthetisch en in de regio worden gemaakt. Als deze techniek doorbreekt, verschuift een deel van de waarde van de accu naar Europa. Dat maakt de auto van de toekomst niet alleen lichter, maar ook minder afhankelijk van een handvol leveranciers ver weg.
