Mercedes-Benz is deze maand begonnen met het testen van een solid-state batterij van partner Factorial Energy in een aangepaste EQS. In de komende weken wil het bedrijf uit Stuttgart gegevens verzamelen over de efficiëntie, duurzaamheid en prestaties van de batterij.

Tests op de weg met de nieuwe solid-state batterij in een ‘1.000 km’ EQS-testauto begonnen in februari 2025. Volgens Mercedes moest het voertuig enigszins worden aangepast om de technologie in de EQS te kunnen testen, met name in de installatieruimte van de accu en op de behuizing van de accu.

Het batterijpakket zou een bereik van ongeveer 1.000 kilometer moeten bieden. De marktrijpheid is gepland “voor het einde van dit decennium”. Mercedes belooft dat de solid-state batterij een 25% grotere actieradius zal bieden dan een lithium-ion batterij van hetzelfde formaat en gewicht.

Factoriële energie

Ontwikkelingspartner en leverancier Factorial Energy is een Amerikaanse specialist in solid-state accucellen die wordt ondersteund door Mercedes-Benz, Stellantis en Hyundai-Kia. Het bedrijf volgt verschillende ontwikkelingslijnen. In juni 2024, Factorial al geleverde B-monsters van zijn solid-state cellen met een laadcapaciteit van meer dan 106 Ah aan Mercedes-Benz. Deze zouden een energiedichtheid van 391 Wh/kg moeten bereiken.

Tegelijkertijd werkt het bedrijf expliciet samen met Mercedes aan cellen met de merknaam Solstice. Tot nu toe hebben ze alleen de status van A-monster, maar er wordt verwacht dat ze punten zullen scoren met een nog hogere energiedichtheid en een droog kathodecoatingproces.

In september 2024 beloofde Factorial een energiedichtheid tot 450Wh/kg voor zijn Solstice-product, waardoor het bereik van elektrische auto's met maximaal 80% zou toenemen. Het bedrijf kondigde onlangs ook de volgende stap aan: dit celtype uitbreiden tot een laadcapaciteit van 40 Ah.

“Als eerste met succes lithium-metaal solid-state batterijen integreren in een productievoertuig is een historische prestatie op het gebied van elektrische mobiliteit,” zegt Siyu Huang, CEO en medeoprichter van Factorial Energy.

“Deze doorbraak toont aan dat solid-state batterijtechnologie niet langer in het laboratorium wordt toegepast, maar in de echte wereld, en vormt een nieuwe maatstaf voor de hele auto-industrie. Onze samenwerking met Mercedes-Benz bewijst dat de toekomst van elektrische voertuigen niet alleen een visie is, maar een realiteit die we vandaag al realiseren,” voegde hij eraan toe.

Ingenieurs gecombineerd

Mercedes-Benz ingenieurs van de weg en het circuit en Factorial cel ingenieurs hebben samengewerkt om een geheel nieuw solid-state batterij testprogramma te leveren, waardoor de eerste auto aangedreven door een lithium-metaal solid-state batterij op de weg komt.

“Mercedes AMG High-Performance Powertrains (HPP), een 100 % dochteronderneming van Mercedes-Benz Group die gespecialiseerd is in toonaangevende Formule 1-technologie, en het Mercedes-Benz Center of Competence for Battery Systems hebben een volledig nieuw en innovatief batterijsysteem ontworpen en ontwikkeld. HPP is niet alleen succesvol op het circuit, maar kan F1-technologieën en knowhow ook snel overdragen naar high-performance automobielprojecten”, aldus het persbericht.

Na intensieve tests op verschillende testbanken werd het prototype van de solid-state batterij eind 2024 geïntegreerd in een EQS. Tegelijkertijd werden in Stuttgart de eerste laboratoriumtests met voertuigen uitgevoerd ter voorbereiding op de tests op de weg die in februari 2025 van start gingen.

“De ontwikkeling van een solid-state batterij voor de auto-industrie onderstreept ons streven naar innovatie en duurzaamheid”, zegt Markus Schäfer, Mercedes bestuurslid en Chief Technology Officer, Development & Procurement.

“We zijn dan ook verheugd te kunnen aankondigen dat we zijn begonnen met het testen van een prototype van een voertuig met deze geavanceerde technologie. We zullen cruciale inzichten verwerven in de mogelijke serie-integratie van deze geavanceerde batterijtechnologie,” voegde hij eraan toe.

De technologie

Solid-state batterijen gebruiken een vaste elektrolyt in plaats van een vloeibare, wat de veiligheid van de cel verbetert en nieuwe anoden zoals lithiummetaal mogelijk maakt. Hierdoor presteren ze aanzienlijk beter dan conventionele lithium-ioncellen. In combinatie met een lithium-metaalanode maken ze ook energiedichtheden van een hoger niveau mogelijk.

Solid-state technologie kan de gravimetrische energiedichtheid van voertuigaccu's potentieel verhogen tot 450 Wh/kg op celniveau, waardoor het rijbereik toeneemt. Gravimetrische energiedichtheid verwijst naar de energie die is opgeslagen in een batterijcel per massa-eenheid.

Deze metriek is cruciaal voor het evalueren van de efficiëntie en prestaties van accucellen, vooral in toepassingen waar gewicht een kritieke factor is, zoals in elektrische voertuigen. Technologie voor solid-state batterijen vermindert het gewicht van de batterij en verbetert tegelijkertijd de veiligheid van de cel.

De solid-state accu van Mercedes-Benz heeft een innovatieve zwevende celdrager, waarvoor al een patent is verleend. Als de accu wordt opgeladen, zetten de materialen uit en als de accu wordt ontladen, krimpen ze. De volumeverandering in solid-state cellen heeft betrekking op het uitzetten en inkrimpen van de materialen in de batterij tijdens het laden en ontladen.

Om de cellen tijdens deze volumeveranderingen te ondersteunen, is de Mercedes-Benz solid-state accu uitgerust met pneumatische actuatoren die reageren op de volumeverandering van de cellen tijdens het laden en ontladen, wat de prestaties en levensduur van de accu beïnvloedt.