Waarom solid-statebatterijen waarschijnlijk eerst in smartphones verschijnen

De veelbesproken solid-statebatterij is volgens LG Energy Solution nog geen doorbraak die binnenkort in elke elektrische auto te vinden zal zijn. De Zuid-Koreaanse batterijproducent verwacht dat de technologie eerst op grotere schaal wordt toegepast in kleinere apparaten, zoals smartphones en drones. Voor elektrische auto’s kan dat moment ongeveer tien jaar later komen, omdat het produceren van grote cellen met een constante kwaliteit nog altijd de grootste uitdaging vormt. 114

Dat betekent niet dat de ontwikkeling stilligt. LG Energy Solution heeft zelf een doelstelling geformuleerd om in 2029 grafietgebaseerde volledig solid-statebatterijen voor elektrische auto’s te commercialiseren. Andere fabrikanten mikken op proefproductie of demonstratievoertuigen vanaf 2027. 192526 Het cruciale verschil zit tussen een pilotlijn, een beperkt prototype en betrouwbare productie tegen concurrerende kosten en op de schaal die de auto-industrie nodig heeft.

Het echte knelpunt: productie op grote schaal

In een solid-statebatterij wordt de vloeibare elektrolyt uit een conventionele lithium-ionbatterij vervangen door een vaste stof. Dat kan voordelen bieden op het gebied van energiedichtheid en veiligheid. Goede resultaten in een laboratorium zijn echter nog geen bewijs dat de technologie klaar is voor massaproductie.

Robert Lee, president van LG Energy Solution North America, wees grootschalige productie aan als het belangrijkste obstakel. Kleine cellen zijn eenvoudiger te maken en verbruiken per exemplaar minder materiaal. Batterijen voor elektrische auto’s bestaan daarentegen uit grote cellen, worden in enorme aantallen geproduceerd en moeten door het hele proces heen dezelfde kwaliteit behouden. 114

Een solid-statecel die goed werkt in een klein elektronisch apparaat is daarom niet automatisch geschikt voor een accupakket voor miljoenen auto’s. Autofabrikanten moeten bovendien aantonen dat de cellen lang meegaan, veilig zijn, consistent geproduceerd kunnen worden en financieel haalbaar zijn.

Wat de fabriek in Lansing laat zien

De nieuwe fabriek van LG Energy Solution in Lansing, Michigan, geeft een duidelijk beeld van de technologieën waarop het bedrijf zich voorlopig richt. De locatie beslaat 226 acre, oftewel ongeveer 91,5 hectare, en vertegenwoordigt een investering van meer dan 2 miljard dollar. Bij volledige productie moet de fabriek jaarlijks meer dan 35 GWh aan batterijcellen kunnen maken. 37

In Lansing produceert LG Energy Solution grote lithium-ijzerfosfaatcellen, beter bekend als LFP, voor energieopslag. Daarnaast maakt de fabriek nikkel-mangaan-kobalt- of NMC-cellen voor elektrische auto’s. Die cellen moeten onder meer worden gebruikt voor de Toyota Highlander EV van modeljaar 2027. 47

Het gaat dus om een uitbreiding van bestaande lithium-ionproductie, niet om een onmiddellijke omschakeling naar solid-statebatterijen. Dat onderstreept de commerciële waarde van technologie die vandaag al op industriële schaal kan worden geproduceerd, terwijl nieuwe batterijtypen nog worden getest en gevalideerd.

De batterijroutekaart is breder dan solid-state

LG Energy Solution en zijn partners werken ook aan verbeteringen die waarschijnlijk eerder in auto’s terechtkomen. General Motors en LG Energy Solution willen vanaf 2028 in de Verenigde Staten prismatische cellen met een lithium-mangaanrijke samenstelling, kortweg LMR, produceren. Voorproductie staat eerder gepland. De cellen zijn bedoeld voor toekomstige elektrische pick-ups en grote SUV’s. Voor sommige toepassingen wordt een actieradius van meer dan 400 mijl, ruim 640 kilometer, genoemd. 373940

Ook natrium-ionbatterijen staan op de publieke onderzoeksagenda van LG Energy Solution, met een geplande commercialisering vanaf 2027. Natrium is ruimer beschikbaar dan lithium. Volgens het bedrijf kan de technologie voordelen bieden op het gebied van kosten, prestaties bij hoge laad- en ontlaadsnelheden en werking bij lage temperaturen. Mogelijke toepassingen zijn energieopslag en betaalbaardere elektrische auto’s. 23

De gezamenlijke richting is daarmee behoorlijk praktisch: goedkopere LFP-cellen, energierijke NMC-cellen, mangaanrijke chemieën en nieuwe celvormen kunnen elektrische auto’s verbeteren zonder dat de sector hoeft te wachten op een volledige overstap naar solid-state.

Hoe de doelen van concurrenten moeten worden gelezen

Verschillende Chinese batterijproducenten en autofabrikanten hebben doelen voor 2027 aangekondigd op het gebied van proefproductie, wegtests of demonstratieauto’s met solid-statebatterijen. CATL en BYD worden genoemd in verband met kleinschalige proefproductie. Ook Geely, Farasis Energy, CALB en Gotion High-Tech hebben doelen voor pilots of tests bekendgemaakt. 4142

ProLogium is bovendien begonnen met de bouw van een fabriek voor solid-statebatterijen in Duinkerke, Frankrijk. De onderneming wil de productie daar gefaseerd opvoeren. Daarmee wordt de fabriek een belangrijke test voor de vraag of deze technologie ook op veel grotere schaal consistent kan worden geproduceerd. 43

Dit soort aankondigingen laat zien dat de ontwikkeling actief doorgaat, maar bewijst op zichzelf nog geen gereedheid voor de massamarkt. Een pilot in 2027 kan cellen opleveren voor validatie, zonder dat daarmee is aangetoond dat dezelfde chemie tegen lage kosten, met een hoge opbrengst en in grote volumes aan de eisen van de auto-industrie voldoet.

Prototypes tonen potentieel, geen brede beschikbaarheid

Autofabrikanten testen solid-state- en semi-solid-statecellen al in prototypes. Zo zijn cellen van Factorial gebruikt in een prototype van de Mercedes-Benz EQS. Andere fabrikanten onderzoeken vergelijkbare technologieën in demonstratieauto’s. 2153

Dergelijke tests zijn waardevol omdat ze laten zien hoe een batterij zich onder echte rijomstandigheden gedraagt. Toch blijft een prototype iets anders dan een productiemodel dat op grote schaal verkrijgbaar is. Daarvoor zijn langdurige tests, constante productiekwaliteit, een betrouwbare toeleveringsketen en een businessmodel nodig dat werkt voor zowel autofabrikanten als kopers.

Wat dit betekent voor elektrische auto’s op korte termijn

De meest voorzichtige conclusie uit de inschatting van LG Energy Solution is niet dat solid-statebatterijen overal ver weg zijn. Het is vooral dat de eerste commerciële toepassingen waarschijnlijk in gespecialiseerde of compacte apparaten verschijnen. Batterijen voor auto’s zijn groter, worden in veel grotere aantallen geproduceerd en stellen hogere eisen aan betrouwbaarheid en kosten. 113

Sommige bedrijven kunnen nog voor het einde van dit decennium beperkte commercialisering of demonstratieauto’s realiseren. De eigen doelstelling van LG Energy Solution voor 2029 laat zien dat het bedrijf de ontwikkeling van solid-statebatterijen voor auto’s voortzet. 1925 Voor de meeste automobilisten zal de vooruitgang tot het einde van de jaren 2020 echter waarschijnlijk vooral komen van betere lithium-ionbatterijen, zoals LFP, NMC en mangaanrijke varianten.

Bij nieuwe aankondigingen is het daarom verstandig om niet alleen naar het beloofde introductiejaar te kijken. Belangrijker zijn cijfers over de opbrengst bij de productie van grote cellen, levensduur, veiligheid, kosten en concrete afspraken voor grootschalige levering aan autofabrikanten. Zolang die onderdelen niet samen zijn aangetoond, is ‘pilotproductie’ vooral een technische mijlpaal — geen bewijs dat solid-state-elektrische auto’s klaar zijn voor het grote publiek.