Klimaat & energie › Solid-state batterijen & energieopslag
VS steunt grafeenmonoxide-anode om grafietmijnbouw voor batterijen te verminderen
<p>Het Amerikaanse ministerie van Energie geeft 1,25 miljoen dollar aan het Wisconsinse bedrijf COnovate om een nieuw anodemateriaal op te schalen. Het materiaal, eCOphite, moet de afhankelijkheid van gemijnd grafiet in lithium-ionbatterijen verkleinen en tegelijk helpen om nauwkeuriger te meten hoeveel lading een batterij nog heeft.</p>
Minder afhankelijk van grafietmijnen
Bijna elke lithium-ionbatterij bevat grafiet als anodemateriaal. Het grootste deel van dat grafiet wordt gewonnen in mijnen, vaak in China, en de verwerking ervan is milieubelastend. Het Amerikaanse ministerie van Energie wil die afhankelijkheid verkleinen en heeft daarom 1,25 miljoen dollar toegekend aan COnovate, een batterijmaterialenbedrijf uit Wisconsin. Het geld komt uit het Critical Minerals and Materials Accelerator Program, een programma dat binnenlandse alternatieven voor kritieke grondstoffen moet stimuleren.
COnovate gebruikt de subsidie om de productie op te schalen van eCOphite, een anodemateriaal gebaseerd op grafeenmonoxide. Dat is geen vervanger van grafiet, maar een toevoeging die samen met bestaand anodemateriaal wordt gebruikt. Volgens het bedrijf kan eCOphite in de Verenigde Staten worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen, zonder dat daar nieuwe mijnbouw voor nodig is. Daarmee speelt de techniek in op een breder probleem: veel van de grondstoffen voor batterijen vallen onder wat wel kritieke mineralen heet, omdat de aanvoer ervan geopolitiek kwetsbaar is.
Preciezer zicht op de resterende lading
Naast de grondstofkwestie lost eCOphite nog een ander probleem op, vooral bij LFP-batterijen. Dat type batterij is populair omdat het veilig en goedkoop is, maar heeft een nadeel: de spanning verandert nauwelijks terwijl de batterij leegloopt. Daardoor is het voor het batterijmanagementsysteem lastig om precies te bepalen hoeveel lading er nog over is. COnovate zegt dat eCOphite een duidelijk herkenbaar spanningspunt toevoegt aan de batterij, een soort ijkpunt waarmee bestaande meetsystemen de resterende lading nauwkeuriger kunnen inschatten.
Die verbeterde monitoring is niet zomaar een technisch detail. Bedrijven die grote batterijpakketten beheren, bijvoorbeeld in vrachtwagens, energieopslag of datacenters, willen precies weten wanneer een batterij aan vervanging toe is en wanneer niet. Een verkeerde inschatting van de laadtoestand kan leiden tot onnodige stilstand, hogere onderhoudskosten of juist tot batterijen die te lang worden doorgebruikt. Door een betrouwbaarder signaal te geven, moet eCOphite dat soort fouten verminderen.
Van laboratorium naar fabriek
De toekenning van 1,25 miljoen dollar is gericht op opschaling en kwalificatie, niet op verder laboratoriumonderzoek. COnovate moet binnen 24 maanden aantonen dat eCOphite op commerciële schaal te produceren is en dat het materiaal past binnen bestaande fabricageprocessen van batterijfabrikanten. Dat laatste is belangrijk: als producenten hun productielijnen niet hoeven om te bouwen om het nieuwe materiaal te gebruiken, wordt de drempel om over te stappen een stuk lager.
"Deze toekenning is een belangrijke stap om eCOphite op commerciële schaal te kwalificeren en een binnenlandse toeleveringsketen voor batterijmaterialen te versterken", aldus Craig Rigby, CEO van COnovate. Het project loopt onder projectnummer DE-EE0011730 bij het Office of Critical Minerals and Energy Innovation van het Amerikaanse ministerie van Energie. Als het COnovate lukt om de productie op te schalen, kan het bedrijf zowel bijdragen aan minder mijnbouw voor batterijgrondstoffen als aan betrouwbaardere batterijsystemen in bijvoorbeeld elektrische vrachtwagens en stationaire energieopslag.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als COnovate erin slaagt eCOphite betaalbaar op grote schaal te produceren, kunnen batterijfabrikanten minder afhankelijk worden van gemijnd grafiet zonder hun fabrieken te hoeven verbouwen. Tegelijk zorgt het extra spanningssignaal voor nauwkeurigere laadtoestandmetingen, wat vooral voordelig is voor voertuigen en energieopslagsystemen die op LFP-batterijen draaien. Dat kan onderhoudskosten verlagen en de levensduur van batterijpakketten verlengen.
- Anode
- De negatieve elektrode van een batterij, waar tijdens het opladen lithium-ionen worden opgeslagen.
- Grafiet
- Een koolstofmateriaal dat van oudsher als anodemateriaal in lithium-ionbatterijen wordt gebruikt en vaak via mijnbouw wordt gewonnen.
- Grafeenmonoxide
- Een koolstofverbinding met zuurstofgroepen die als basis dient voor het eCOphite-anodemateriaal van COnovate.
- LFP-batterij
- Een lithium-ijzerfosfaatbatterij, een veilig en relatief goedkoop type lithium-ionbatterij met een vlakke spanningscurve.
- Batterijmanagementsysteem
- De elektronica die de lading, temperatuur en gezondheid van een batterijpakket bewaakt en aanstuurt.
- Laadtoestand
- De hoeveelheid resterende energie in een batterij, uitgedrukt als percentage van de volledige capaciteit.
- Kritieke mineralen
- Grondstoffen die essentieel zijn voor technologie zoals batterijen, maar waarvan de aanvoer politiek of economisch kwetsbaar is.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
