Kathode blijft knelpunt voor solid-state batterijen in elektrische auto's

Solid-state batterijen worden algemeen gezien als de volgende stap voor elektrische voertuigen. Ze beloven een hogere energiedichtheid, verbeterde veiligheid en een langere levensduur. Tijdens de derde Chinese Solid-State Battery Innovation Summit in Beijing wezen onderzoekers van de Peking University echter op een andere uitdaging: de grootste beperking ligt niet bij de elektrolyt, maar bij de kathode.

Volgens hun bevindingen speelt de kathode een grotere rol bij het bepalen van de energiedichtheid. Zonder vooruitgang in de materialen zal de overgang van laboratoriumprototypes naar massaproductie moeilijk blijven. Huidige problemen zijn onder meer de stabiliteit van de grensvlakken en de compatibiliteit van materialen. Hoog-nikkel kathodes bieden een betere thermische stabiliteit, maar bij hoge stromen en spanningen ontstaan lokale polarisatie en een toegenomen weerstand. Dit versnelt de degradatie.

Zelfs stabilisatiemethoden, zoals fluor-doping, lossen het probleem niet volledig op. Na ongeveer 125 cycli neemt de slijtage toe, terwijl elektrische voertuigen duizenden cycli vereisen. Bijkomende complicaties ontstaan door de kristallijne structuur van kathodematerialen en de verschillende eigenschappen van oxide-, sulfide- en chloride-elektrolyten.

Chinese bedrijven zoals CATL, BYD en Eve Energy werken al aan oplossingen. Zij integreren de kathode en elektrolyt in een geïntegreerd systeem en hebben hun aanpak gepatenteerd. Tegelijkertijd worden nieuwe productieprocessen onderzocht om de productie op te schalen.

In de praktijk is de conclusie van de summit duidelijk: de kathode blijft het knelpunt. De vooruitgang op dit gebied zal bepalen of nieuwe voertuigen van modeljaar 2026 solid-state batterijen met de beloofde specificaties kunnen bevatten en de massamarkt kunnen bereiken.