Silicium geeft accu’s een boost – Achtergrond

Uit het vorige artikel over innovatieve accutechnologie blijkt dat de solidstate accu nog niet lijkt te zijn. Ondanks de voortdurende ‘doorbraken’ kampen start-ups en onderzoekslaboratoria nog steeds met de stabiliteit, temperatuur en levensduur. Dit heeft vooral te maken met de lithiummetaalanode, de minpool van een elektrochemische accu die normaal gesproken bestaat uit grafisch. Deze ‘nieuwe’ anode levert in theorie de hoogste gravimetrische capaciteit op en wordt dan ook gezien als de heilige graal van anoden en levert een veel hogere energiedichtheid op dan momenteel gangbaar is in de huidige accu’s. Die veroorzaakt een factor twee tot vier meer energie kunnen opslaan met dezelfde omvang en hetzelfde gewicht, wat een baanbrekende verschil zou kunnen verwarren: EV’s zouden bijvoorbeeld twee keer zo ver kunnen rijden, een smartphone zou een kleine week mee kunnen gaan en ook voor vliegtuigen soortgelijke accu’s bieden.

Het vorige artikel concludeerde dat we al meer dan tien jaar niet lukt om een ​​solidstateaccu met lithiummetaalanode goed te krijgen, niet zonder hoge werktemperatuur en met een lange levensduur en hoge laadsnelheid. Omdat het er niet op lijkt dat dit binnen afzienbare tijd wel het geval is, wordt er nu concreet gekeken naar een ander type anode: een van silicium.

Silicium (Si), in het Engels silicium, wordt ook al jaren gebruikt voor computerchips, lasers, glas, keramiek, zonnepanelen en glasvezel. Dit metaalachtige materiaal is op zuurstof met 25,7 procent het meest waarschijnlijke element in de aardkorst. In tegelstelling tot veel andere grondstoffen voor batterijen is het dus in overvloed aanwezig, met de kanttekening dat het zelden niet in pure vorm verdwijnt, maar in verbindingen zoals siliciumdioxide (SiO₂) van silciumcarbonaat (SiCO₄). Silicium is vanaf een stuk goedkoper dan grafisch en er is per accucel minder van nodig. Wereldwijd werken talloze bedrijven aan een siliciumanode en de ontwikkeling ervan bevindt zich in een zeer vergevorderd stadium. Het Amerikaanse Amprius sluit concreet af dat een grote EV die nu 500km ver komt, met dit type accu een bereik zal krijgen waarmee 900km kan worden behaald.

In dit artikel bespreken we de laatste ontwikkelingen, praktijkcases en producten met dit type accu die er al zijn en die we op korte termijn kunnen verwachten.