Elektrische auto's worden (pak) goedkoper en rijden verder: wat brengt toekomst voor autobatterij?

Met de start van de paasvakantie trekken opnieuw duizenden Vlamingen op vakantie. Sommigen met het vliegtuig, anderen met de wagen. Voor zij die elektrisch rijden komt er net wat meer planning bij kijken: hoeveel laadstops moet ik voorzien? Zal mijn batterij bestand zijn tegen de kou?

Vragen die binnenkort misschien wel verleden tijd zijn: de batterijen die vandaag in auto's zitten, zijn al niet meer te vergelijken met die van pakweg 5 à 10 jaar geleden, en de toekomst is veelbelovend, zeggen experts.

Vandaag rijden zo goed als alle auto's bij ons op lithium-ionbatterijen. We kunnen 2 grote types onderscheiden: NMC en LFP. NMC staat voor nikkel-mangaan-kobalt en was lang de dominante batterij in elektrische auto's.

"De grote sterkte van de batterij is dat ze veel energie per gewicht draagt", zegt Joeri Van Mierlo, expert elektrische voertuigen aan de VUB en directeur van het onderzoekscentrum MOBI daar. "Auto's met zo'n batterij presteren dus goed en hebben een ver bereik."

NMC-batterijen vind je dan ook vooral in elektrische auto's met een middelgrote tot grote actieradius: wagens waar je 400 tot 800 kilometer ver mee kan rijden.

Het nadeel van NMC is de prijs. Kobalt is namelijk schaars en duur, en de winning heeft een grote milieu-impact. Bovendien schommelt de prijs van het metaal behoorlijk.

"Zoiets hebben producenten niet graag. Het kan de auto die ze gaan bouwen 800 euro goedkoper of duurder maken. Dat klinkt niet zoveel, maar voor de producent is dat vervelend", vertelt Joeri Van Mierlo.

Dat beaamt Jochen De Smet, onafhankelijk expert elektrische mobiliteit en actief bij e-mobilitybedrijf Belli. Hij stipt aan dat kobalt nog een extra nadeel heeft. "Kobalt wordt voornamelijk in Congo gewonnen, maar het is China dat de grote contracten heeft om de ertsen te verwerken."

"Het gebruik van kobalt vergroot dus onze afhankelijkheid van China." Tegelijk deelt de Congolese bevolking nauwelijks in de winsten.

Enter: de LFP-batterij. LFP staat voor lithiumijzerfosfaat. De verhoudingen van de gebruikte metalen liggen hier anders, waardoor de batterijen goedkoper zijn.

"Door elektrochemische processen optimaal te maken, is er geen kobalt nodig", duidt Van Mierlo. "De batterij is daardoor goedkoper en bovendien kan je ze goed recycleren."

Doordat er minder zeldzame metalen in zitten, zijn de batterijen ook goedkoper.

Maar er zijn ook nadelen aan verbonden. "De LFP-batterij heeft een lagere energiedichtheid, waardoor het bereik minder is dan bij NMC-batterijen", stelt De Smet. "Producenten hebben de afgelopen jaren echter doorontwikkeld op LFP-batterijen, waardoor de energieopslag – en dus het rijbereik – fors verbeterd is."

Kortom: auto's met LFP-batterijen zijn doorgaans goedkoper, maar hebben een korter rijbereik. Je vindt ze vandaag vooral in kleine stadswagens tot middenklassewagens met een bereik van 200 tot ruim 500 kilometer.

Dan is er nog een 3e type batterij waarover we eerder al berichtten: de natrium-ionbatterij, die in China binnenkort voor het eerst grootschalig in productie gaat voor auto's.

Het grote voordeel: natrium is als grondstof veel makkelijker te vinden, wat de batterij op termijn goedkoper zou kunnen maken.

De batterij heeft echter een lagere energiedichtheid, wat betekent dat ze minder energie draagt dan een even zware batterij van een ander type. Van Mierlo schat dat de batterij momenteel bijna dubbel zo zwaar is als een NMC-batterij voor hetzelfde bereik. 

De technologie is voorlopig wel veelbelovend voor stadsauto's die geen al te groot bereik moeten hebben. Het model dat de Chinese automaker Changan voorstelt, heeft een maximale actieradius van 400 kilometer, al kan dat onder WLTP, de algemene Europese standaard voor bereik, ietsje lager uitvallen.

Of de natriumbatterij ook bij ons kan doorbreken? Van Mierlo en De Smet zijn van mening dat dat nog niet voor morgen is, ook al omdat een nieuwe technologie wel enkele jaren nodig heeft om zich door te zetten. "Maar er zit potentieel in", klinkt het.

"Tussen het moment van het aankondigen van innovatie en het effectief hebben, zit een termijn van 4 à 5 jaar", zegt De Smet. "Vanaf 2030 denk ik dat we een steile opmars van natriumbatterijen zullen zien."

Een ander veelbelovend type batterij is de solidstate-batterij. Dat zijn batterijen die geen vloeistof bevatten, maar gemaakt zijn met vaste stoffen.

Met de batterij zou een wagen nog verder kunnen rijden en sneller opgeladen kunnen worden. Ze zijn ook brandveiliger dan de klassieke batterijtypes, aangezien er geen vloeistof in zit.

Professor elektrische energiesystemen, Johan Driesen (KU Leuven), noemt solidstate een "serieuze stap vooruit" op de klassieke batterijtypes. Toch zijn ze nog niet voor vandaag, zegt hij.

"Het productieproces van solidstatebatterijen is heel anders dan dat van NMC- of LFP-batterijen. Het gaat daarom nog wel even duren voordat die productie stabiel, betrouwbaar en opgeschaald raakt. Vandaag zijn ze nog eerder een niche."

Tegelijk is de productie van batterijen marktgedreven. "Zolang de autofabrikanten de consument tevreden kunnen houden met de huidige lithiumbatterijtechnologie, gaan ze dat blijven doen. De lithiumbatterijen worden tegelijk ook nog steeds beter: ze worden kleiner, worden zuiniger en laten toe steeds verder te rijden."

De laatste technologie waar we bij stilstaan, is die van het bidirectioneel laden. Dat is geen nieuw batterijtype, maar het idee dat je elektrische auto ook als thuisbatterij kan dienen.

Met een bidirectionele laadpaal stroomt energie namelijk in 2 richtingen, zodat je huishoudtoestellen zoals je wasmachine of kookplaat kan laten draaien op de batterij van je auto.

Vandaag zijn er al een beperkt aantal automerken die bidirectioneel laden toelaten voor bepaalde modellen, zoals Volvo, Kia, Volkswagen en Renault, en de laadpalen zijn beschikbaar. Toch zijn er enkele kanttekeningen bij te maken.

Bidirectioneel laden is interessant als je thuis kan laden als de zon schijnt. "Maar de bidirectionele laadpalen, alsook de wagens die dat toelaten, zijn ook een stuk duurder," weet professor Driesen.

Verder zijn de autofabrikanten geen voorstander van de technologie, zegt Driesen. "Volkswagen laat bijvoorbeeld maar een beperkt aantal laadcycli toe, vooraleer de garantie verloopt. Dat komt omdat ze bang zijn dat de batterij te snel gaat verslijten en de restwaarde van de wagen dus naar onder duikt."

En ook fiscaal zou het een ramp betekenen, gaat Driesen verder. "Wat met mensen die hun leasewagen gratis kunnen opladen via hun werkgever, om vervolgens naar huis te rijden om met diezelfde stroom hun huishoudapparaten te laten draaien?"

Voorlopig domineren NMC- en LFP-batterijen nog onze markt. Maitane Berecibar, hoofd van de batterijafdeling bij onderzoekscentrum MOBI (VUB) ziet wel een verschuiving van lithiumbatterijen met kobalt (NMC) naar lithiumijzerfosfaat (LFP).

"Als je het zonder nikkel, mangaan en kobalt kan doen, dan heb je een groot voordeel", zegt ze.

"De prijs van kobalt is onvoorspelbaar, en het is een schaarse grondstof die in de toekomst nog schaarser zal worden. IJzer en fosfaat zijn makkelijker te vinden en goedkoper dan grondstoffen voor batterijen. Tegelijk zijn ze beter voor het milieu in vergelijking met NMC-batterijen."

Ook Van Mierlo, De Smet en Driesen zien dat de lithiumbatterijen met kobalt het pleit aan het verliezen zijn. "De trend naar LFP is duidelijk", aldus Driesen. "Bovendien heeft dat type de concurrent bijna ingehaald qua energiedichtheid."

De snelle ontwikkeling van die nieuwe batterijtypes is tegelijk ook goed nieuws voor de consument. Van Mierlo verwacht de komende tijd een verdere daling van de prijs van de elektrische wagen. Hij denkt dat er nu in de eerste plaats verder zal worden ingezet op de kleine stadswagen, zoals de EU dat wil. "De volgende stap is om stadswagens goedkoper en toegankelijker te maken."

Ook Driesen ziet de prijzen voor elektrische auto's verder zakken. Hij zegt dat je nu al aan een gelijkwaardige prijs zit vergeleken met fossiel. "Daarbij komt dat per gereden kilometer een elektrische wagen goedkoper is, door de goedkopere elektriciteit en het goedkopere onderhoud."

 Als je dat allemaal samentelt voor de levensduur van een hele auto, dan valt een elektrische keuze nu al goedkoper uit, stelt Driesen.

Tegelijk wordt ook het bereik steeds beter. "De laatste modellen van Mercedes, BMW en Volvo rijden al 800 tot 900 kilometer ver. Dan zit je eigenlijk aan de afstanden van benzine- en dieselauto's", zegt Driesen.

Tot slot zullen ook de laadbeurten korter worden. "Het Chinese merk BYD heeft onlangs een demo gegeven met een laadbeurt aan 1,5 megawatt. Ter vergelijking: de snelladers aan de snelweg gaan vaak tot 400 kilowatt, terwijl de gewone laadpalen in de steden soms maar tot 11 of 22 kilowatt gaan." 

En wat BYD doet, is geen verre toekomstmuziek, klinkt het. "Die auto komt volgend jaar in productie. Op dat moment zit je met een laadtijd van 10 minuten, vergelijkbaar met een klassieke tankbeurt", besluit Driesen.

Kortom: de race naar performante, betaalbare batterijen is volop bezig. En dat is nodig, willen de autobouwers op termijn ook aarzelende particulieren overtuigen dat elektrisch een valabel alternatief is voor benzine. Met de snelheid van innovatie is het echter een kwestie van tijd voor dat zal gebeuren.