Trucks
Verbeteringen in batterijtechnologie hebben de voorbije jaren gezorgd voor een enorme toename in elektrisch vervoer. Maar wat zijn de volgende grote trends en innovaties op dit gebied en wat betekenen deze voor zware vrachtwagens?
Batterijen vormen de kern van elektromobiliteit en elke verbetering – of het nu gaat om prestaties, prijs of betrouwbaarheid – versnelt de overgang naar elektrisch vervoer. Er is in een relatief korte tijd al aanzienlijke vooruitgang geboekt.
Hoe de batterijtechnologie zich heeft ontwikkeld
De eerste commerciële lithium-ionbatterijen kwamen in 1991 op de markt, maar hun prijs en capaciteit zorgden ervoor dat ze alleen in consumentenelektronica konden worden gebruikt. Maar dat veranderde snel toen de prijs ervan kelderde. Ze werden al snel een rendabele optie voor personenwagens en later ook voor zware vrachtwagens. Sinds 2010 zijn de kosten gedaald van 1.400 dollar per kilowattuur naar 140 dollar per kilowattuur in 2023 – een daling van 90%.
De belangrijkste doorbraak was de uitvinding van LCO-batterijen (lithiumkobaltoxide) in 1980 en het revolutionaire principe om lithium als kathodemateriaal te gebruiken. Hierdoor werd de energiedichtheid van bestaande batterijen direct verdubbeld. Sindsdien zijn de verschillende batterijchemieën voortdurend verder ontwikkeld, wat heeft geleid tot verbeteringen in energiecapaciteit, levensduur, veiligheid en prestaties.
In 2001 zagen we de ontwikkeling van NMC-batterijen (nikkel-mangaan-kobalt). Deze werden snel populair in de auto-industrie vanwege hun vermogen om een veel hogere energiedichtheid en goede thermische stabiliteit te bieden. Tegenwoordig beginnen LFP-batterijen (lithium-ijzerfosfaat) de industrie te domineren. Ze hebben een lagere energiedichtheid dan NMC-batterijen, maar ze bieden meer veiligheid, een langere levensduur, lagere kosten en hebben minder impact op het milieu.
Welke nieuwe batterijtechnologieën zullen we de komende jaren zien?
Er worden veel nieuwe technologieën ontwikkeld: om de energiedichtheid te verhogen. De verwachtingen zijn hooggespannen voor vastestofbatterijen. Hierbij wordt de vloeibare elektrolyt vervangen door vaste materialen zoals keramiek of vaste polymeren. Hierdoor kan er meer energie worden opgeslagen in een kleinere en lichtere batterij. Voor elektrische vrachtwagens zou dit leiden tot een groter rijbereik. Wanneer echter vaste elektrolyten worden gebruikt, neemt de resistiviteit van de batterij toe ten opzichte van vloeibaar elektrolyt. Er zijn momenteel dus uitdagingen als het gaat om de laadsnelheid en de afname van de prestaties na verloop van tijd. De technologie biedt echter veel mogelijkheden om de beperkingen van lithium-ionbatterijen te verminderen en blijft zich ontwikkelen. Zo streeft Toyota er bijvoorbeeld naar in 2027 te beginnen met de commerciële productie van elektrische voertuigen met vastestofbatterijen.
Een andere trend die de ontwikkeling van batterijen stimuleert, is de behoefte aan goedkopere en duurzamere oplossingen. Hier zijn natriumionbatterijen een veelbelovende optie. Tegenwoordig hebben ze ongeveer de helft van de energiedichtheid van een lithium-ionbatterij, maar ze kosten ook ongeveer de helft. De technologie kan daarom een goede optie zijn voor toepassingen met een lagere energiebehoefte. Omdat ze natrium bevatten, een van de goedkoopste en meest verkrijgbare materialen ter wereld, is hun impact op het milieu ook veel kleiner dan die van lithium-ionbatterijen.
Batterijen vormen de kern van elektromobiliteit en elke verbetering – of het nu gaat om prestaties, prijs of betrouwbaarheid – versnelt de overgang naar elektrisch vervoer.
Welke batterijtechnologieën zullen gebruikt worden voor elektrische zware vrachtwagens?
De grootste uitdaging is om de kosten van elektrische vrachtwagens te verlagen. Het ontwikkelen van goedkopere batterijen kan hierbij een grote bijdrage leveren. Maar de eisen van vrachtwagenbezitters verschillen ook per toepassing. Wat vrachtwagens voor langeafstandstransport betreft, streven wij ernaar om dezelfde flexibiliteit van gebruik te bereiken als u van een dieselvrachtwagen mag verwachten. Binnenkort zijn er elektrische trucks beschikbaar met een bereik tot 600 km. Maar als u langere afstanden moet rijden, moet u vaak overdag stoppen en opladen: En dit kan een paar uur duren.
Ik denk dat we een zekere diversificatie in de sector zullen zien, waarbij verschillende batterijtechnologieën worden gebruikt, afhankelijk van de transporttaak. Wellicht zullen we zien dat natriumionbatterijen steeds vaker worden gebruikt bij kortere opdrachten, waarbij de vraag naar energie relatief laag is, zoals bij distributie in de stad. Dan zullen we zien dat vastestofbatterijen gebruikt worden in elektrische vrachtwagens voor langeafstandstransport – op voorwaarde dat we in de toekomst ook een doorbraak in de technologie zien.
Hoe dan ook, er wordt nog steeds intensief onderzoek gedaan naar deze technologieën en ze worden nog verder ontwikkeld. Er zijn wereldwijd veel spelers – waaronder technologiebedrijven, industriële fabrikanten en publieke instellingen – die zwaar investeren in de ontwikkeling en verbetering van batterijtechnologieën. We zullen niet per se een baanbrekende ontdekking zien – zoals de eerste lithium-kobaltoxidebatterij – maar de technologie wordt in de loop van de tijd wel verder ontwikkeld en verbeterd.
Wilt u meer weten over accu's voor elektrische vrachtwagens? Lees dan 7 veelvoorkomende mythes over accu's voor elektrische vrachtwagens. Om meer te weten te komen over het hergebruiken van oude batterijen om hun impact op het milieu te verminderen, kunt u het volgende lezen: Een tweede leven geven aan vrachtwagenbatterijen
De voorbije decennia zijn er verschillende soorten chemische samenstellingen voor batterijen ontwikkeld, die verder zijn geëvolueerd, elk met hun eigen sterke en zwakke punten. De optimale batterij voor een bepaald voertuig hangt af van de behoeften en de bedrijfsomstandigheden. Dit zijn de zes belangrijkste chemische samenstellingen die momenteel worden gebruikt:
Lithiumkobaltoxide (LCO)
Een baanbrekende ontdekking van de Engelse chemicus John B. Goodenough, die de basis legde voor de ontwikkeling van toekomstige lithium-ionbatterijen. De relatief korte levensduur en de lage thermische stabiliteit hebben er echter voor gezorgd dat deze batterijen alleen voor persoonlijke elektronica worden gebruikt. Het hoge kobaltgehalte verhoogt bovendien de kosten en de impact op het milieu.
Energie capaciteit: 150-200 Wh/kg
Cyclische levensduur: 500-1000 cycli
Warmte-explosie (de temperatuur waarbij batterijcellen een oncontroleerbare, zelfverwarmende toestand bereiken en daardoor een veiligheidsrisico vormen): 150°C
Lithium-ijzerfosfaat (LFP)
LFP-batterijen, die ontwikkeld werden in 1996, bieden een betere veiligheid en thermische stabiliteit dan LCO-batterijen. Bovendien hebben ze een langere levenscyclus. Ze zijn bovendien goedkoper om te produceren en beter voor het milieu, omdat ze geen kobalt bevatten. Hoewel hun energiecapaciteit vergeleken met andere chemische samenstellingen relatief laag is, worden ze steeds vaker gebruikt in elektrische voertuigen.
Energie capaciteit: 90-120Wh/kg
Cyclische levensduur: +2000
Warmte-explosie: 270°C
Lithium Mangaan Oxide (LMO)
LMO-batterijen werden voor het eerst op de markt gebracht in 1996. Ze bieden een goede thermische stabiliteit en veiligheid, zijn bovendien goedkoper om te produceren en hebben minder impact op het milieu dan op kobalt gebaseerde chemische samenstellingen. Ze bieden hoge ontladingssnelheden, maar een relatief lage energiedichtheid en korte levenscycli. Hierdoor zijn ze geschikt voor elektrische auto's, hybride auto's en e-bikes.
Energie capaciteit: 100-150 Wh/kg
Cyclische levensduur: 300-700
Warmte-explosie: 250°C
Lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide (NMC)
NMC-batterijen zijn ontwikkeld in 2001 en bieden een goede balans tussen energiedichtheid en veiligheid. Daarmee zijn het momenteel de meest gebruikte batterijen in de sector voor elektrische voertuigen. Dankzij hun hoge energiedichtheid bieden ze een groter rijbereik. Daarom zijn er uitermate geschikt voor zware vrachtwagens. Vanwege de hoge productiekosten en de impact op het milieu maken autofabrikanten echter steeds vaker gebruik van goedkopere LFP-batterijen, ondanks de lagere energiedichtheid.
Energie capaciteit: 150-220 Wh/kg
Cyclische levensduur: 1000-2000
Warmte-explosie: 210°C
Lithium-nikkel-kobalt-aluminiumoxide (NCA)
NCA-batterijen bieden een hoge energiedichtheid, een lange levensduur en uitstekende snellaadmogelijkheden. Er is echter een groter risico op een warmte-explosie, vooral bij hoge temperaturen of wanneer de accu's overladen zijn. Ze worden gebruikt in een aantal krachtige elektrische voertuigen, maar het gebruik ervan is beperkt vanwege veiligheidsredenen.
Energie capaciteit: 200-260Wh/kg
Cyclische levensduur: 500
Warmte-explosie: 150°C
Lithiumtitanaat (LTO)
LTO-batterijen behoren tot de veiligste lithium-ionbatterijen op de markt en hebben een uitstekende thermische stabiliteit. Ze bieden snelle oplaadmogelijkheden en een lange levensduur. Hierdoor zijn ze bijzonder geschikt voor elektrische voertuigen die vaak en kort moeten worden opgeladen, zoals voertuigen van het openbaar vervoer. De energiecapaciteit is echter laag en ze zijn duur om te produceren.
Energie capaciteit: 50-80Wh/kg
Cyclische levensduur: 3000-7000
Warmte-explosie: 280°C
Bronnen: Battery University, Elements, Dragonfly, Flash Battery