De Ampere-divisie van Renault heeft een ontwikkelingsovereenkomst getekend met Basquevolt om de ontwikkeling en validatie van lithium-metaalbatterijen voor toekomstige elektrische voertuigen te versnellen.

Lithium-metaalbatterijen betekenen een grote technologische sprong voorwaarts in energiedichtheid vergeleken met de huidige lithium-ionbatterijen met vloeibare elektrolyten.

De Renault Groep beweert dat Basquevolt al heeft aangetoond dat zijn technologie een zeer hoge energiedichtheid kan bereiken en tegelijkertijd de totale kosten van accupakketten aanzienlijk kan verlagen. Het doel van de samenwerking is daarom het ontwikkelen en valideren van ‘pre-A’ voorbeeldcellen voor elektrische voertuigen.

Bemonstering

A-samples zijn meestal prototypes in een vroege fase van het ontwikkelingsproces. Het zijn initiële functionele of ontwerpmodellen die worden gebruikt om individuele componenten binnen het totale product in een vroeg stadium te evalueren, zelfs als nog niet alle details zijn afgerond.

Pre-A monsters vertegenwoordigen dus waarschijnlijk nog vroegere ontwikkelingsstadia, ver verwijderd van de technologie die later in voertuigen zou kunnen worden geïntegreerd. Tijdens de A-monsterfase worden vaak meerdere ontwikkelingsbenaderingen naast elkaar gevolgd om later de nadruk te leggen op het meest veelbelovende concept. Testen met A-monsters kunnen dus vaak helpen om het hele project te verbeteren en de planning te verfijnen.

“Deze samenwerking onderstreept het belang van strategische partnerschappen bij het stimuleren van batterij-innovatie, waarbij baanbrekende wetenschap wordt gecombineerd met schaalbare engineering en kostenefficiëntie,” claimt Renault. “Samen willen Ampere en Basquevolt het pad effenen voor de commerciële toepassing van lithiummetaalgebaseerde batterijtechnologie in elektrische voertuigen.”

Minder energieverbruik, lagere kosten

In het geval van Basquevolt legt Renault uit dat de lithiummetaalcellen dankzij de polymeerelektrolyt naar verwachting geproduceerd kunnen worden met een eenvoudiger en efficiënter productieproces.

Dit concurrentievoordeel resulteert in ongeveer 30% lagere kapitaalinvestering per GWh in een conventionele gigafabriek en een 30% lager energieverbruik per geproduceerde kWh. Dit zijn kritieke factoren bij het opzetten van celproductie.

De technologie belooft ook voordelen op voertuigniveau. “Door de voordelen van polymeerelektrolyt te combineren met geavanceerde anodes, heeft de technologie het potentieel om compacte, lichtgewicht batterijpakketten met superieure thermische stabiliteit en snellaadcapaciteiten mogelijk te maken, belangrijke eigenschappen voor de volgende generatie elektrische mobiliteit,” aldus het Franse bedrijf.

Deze voordelen zijn echter niet in detail gekwantificeerd. In eerdere publicaties van Basquevolt werd al melding gemaakt van meerlaagse cellen met een energiedichtheid van 450 Wh/kg.

Beperkte levensduur?

Lithiummetaalbatterijen hebben tot nu toe echter een beperkte levensduur, vaak slechts enkele tientallen oplaadcycli. Daarom is dit type batterij nog niet commercieel levensvatbaar, ondanks de voordelen op het gebied van energiedichtheid.

Het probleem ligt in de vorming van dendrieten, afzettingen van metallisch lithium op de anode. Deze doorgaans scherpe afzettingen kunnen de batterijcel beschadigen als ze groot genoeg worden om de separatorfilm te doorboren, waardoor mogelijk een interne kortsluiting kan ontstaan.

De aankondiging over het nieuw gevormde partnerschap specificeert niet hoe Ampere en Basquevolt van plan zijn om deze uitdaging aan te gaan. Onlangs presenteerde de Zuid-Koreaanse celfabrikant Samsung SDI, in samenwerking met Columbia University, een op fluor gebaseerde gelpolymeerelektrolyt dat een stabiele interface vormt op het anodeoppervlak om dendrietvorming te onderdrukken.

Solid-state

Basquevolt is een initiatief dat in 2022 is opgericht om solid-state batterijen te onderzoeken en te produceren. Het project wordt gesteund door de Baskische regering en bedrijven als Iberdrola, CIE Automotive, Enagás, EIT InnoEnergy en CIC energiGUNE. Naast onderzoek is er ook een productielijn van 10 GWh gepland.

“Het ingaan van deze volgende fase met Ampere markeert een belangrijke mijlpaal in onze missie om polymeer elektrolyt technologie dichter bij de massamarkt te brengen,” zegt Pablo Fernández, CEO van Basquevolt.

Nicolas Racquet, Vice President van Vehicle & Powertrain Engineering bij Ampere, voegt hieraan toe: “Samen richten we ons op het valideren van prestaties in echte auto-omstandigheden en het versnellen van de overgang naar next-gen EV-batterijen die voldoen aan de veranderende behoeften van onze klanten.”