Accutechnologie in scooters: van NiMH naar lithium-ion

Elektrische scooters hebben een opmerkelijke evolutie doorgemaakt in accutechnologie. Vroeger werden nikkel-metaalhydride-accu’s (NiMH) gebruikt, later kwamen lithium-ion-accu’s. Die sprong leverde meer dan een verdubbeling van de energiedichtheid op en een flinke gewichtsbesparing.

De eerste generatie: loodzuur-accu’s en NiMH

De alleroudste elektrische scooters gebruikten loodzuur-accu’s, vergelijkbaar met die in auto’s. Ze waren zwaar (soms meer dan 20 kg), hadden een beperkte actieradius en gingen maar een paar jaar mee. Rond de jaren 2000 werd het gangbaar om nikkel-metaalhydride (NiMH) te gebruiken. Deze accu’s waren compacter en milieuvriendelijker dan loodzuur, maar hadden nog steeds een relatief lage energiedichtheid.

Een NiMH-accu van 48V en 12Ah woog al gauw 10 tot 12 kg en leverde een actieradius van circa 30 tot 40 kilometer. Het geheugeneffect (waarbij de accu minder capaciteit lijkt te krijgen als je hem niet volledig ontlaadt) speelde hier nog een rol, al was het minder prominent dan bij oudere nicd-accu’s.

De opmars van lithium-ion (Li-ion)

Lithium-ion-accu’s werden vanaf circa 2010 steeds vaker toegepast in elektrische scooters, eerst in high-end modellen en later ook in betaalbare uitvoeringen. De voordelen zijn groot:

• Energiedichtheid: circa 150–250 Wh/kg, tegenover 60–120 Wh/kg bij NiMH.
• Gewicht: een accu van 48V/20Ah weegt reeds 5 tot 7 kg, terwijl een NiMH-versie minstens 10 kg zou wegen.
• Geen geheugeneffect; je kunt de accu laden wanneer je wilt.

Door de hogere energiedichtheid konden scooters een grotere actieradius krijgen zonder veel extra gewicht. Waar een NiMH-scooter vaak 40 km haalde, kan een moderne Li-ion-scooter met een 48V/25Ah-accu zomaar 70 tot 100 km rijden.

Knelpunten van NiMH-accu’s

NiMH-accu’s hadden enkele nadelen die met de opkomst van Li-ion duidelijk werden:

• Zelfontlading: tot 20% per maand, waardoor de accu snel leeg was bij stilstand.
• Gevoeligheid voor overladen en diepontlading; het accumanagementsysteem moest nauwkeurig bewaken.
• Een beperkte levensduur: na 300 tot 500 laadcycli nam de capaciteit merkbaar af.

Fabrikanten probeerden de zelfontlading te verbeteren met legeringen, maar het probleem bleef bestaan. Daarom werden NiMH-accu’s uiteindelijk vooral gebruikt in hybride auto’s, waar de accu continu in een optimaal laadvenster werd gehouden.

Moderne lithium-varianten: LiFePO4 en NMC

Binnen de lithium-ion-familie zijn er verschillende chemieën: lithium-nikkel-mangaan-kobalt (NMC) en lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) zijn de bekendste in scooters.

LiFePO4-accu’s zijn veiliger en gaan langer mee, maar zijn wel zwaarder en hebben een lagere energiedichtheid. De komende jaren zie je dat het aandeel LiFePO4 in scooters groeit, vooral bij modellen die gericht zijn op lange levensduur en lage onderhoudskosten.

Toekomstige ontwikkelingen: solid-state en verder

In de nabije toekomst staan solid-state accu’s op de agenda. Deze gebruiken een vaste elektrolyt in plaats van een vloeibare, waardoor ze nog veiliger zijn en een hogere energiedichtheid kunnen bereiken (mogelijk tot 400 Wh/kg). Bovendien zijn ze minder gevoelig voor temperatuurextremen.

Verwachtingen zijn dat solid-state accu’s rond 2030 op de markt komen voor consumentenelektronica, maar voor scooters mag je eerst nog de komende jaren rekenen op optimalisaties van lithium-ion. Accumanagementsystemen worden slimmer, waardoor batterijen langer meegaan en sneller geladen kunnen worden.

Veelgestelde vragen

Waarom zijn oude NiMH-accu’s niet meer in gebruik?

Ze hadden een beperkte energiedichtheid, relatief veel zelfontlading en een kortere levensduur dan moderne lithium-ion-accu’s. Daarnaast waren ze zwaarder, wat de rijeigenschappen nadelig beïnvloedde.

Is een NiMH-accu nog verkrijgbaar voor een oude scooter?

Incidenteel nog wel via gespecialiseerde webshops, maar het aanbod is klein. Vaak is het eenvoudiger en goedkoper om je scooter om te bouwen naar een lithium-ion-accu, mits de controller en lader compatibel zijn.

Wat is het belangrijkste voordeel van LiFePO4 ten opzichte van NMC?

LiFePO4-accu’s zijn veiliger (minder kans op thermische runaway), hebben een veel langere levensduur (tot wel 2000 cycli) en kunnen hogere laadstromen aan. Nadeel is het iets hogere gewicht en een iets lagere energiedichtheid.