Solid-state batterijen voor speed pedelecs: toekomst of utopie?

Solid-state batterijen beloven een revolutie voor speed pedelecs, met meer actieradius, sneller laden en een langere levensduur. Maar hoewel de technologie veelbelovend is, is het nog niet klaar voor de markt; verwacht de eerste toepassingen pas na 2030.

Wat is een solid-state batterij?

In een conventionele lithium-ion-accu zorgt een vloeibare elektrolyt voor het transport van ionen tussen de elektroden. Een solid-state batterij gebruikt daarentegen een vaste elektrolyt, bijvoorbeeld gemaakt van keramiek of polymeren. Dat klinkt simpel, maar die ene wijziging heeft grote gevolgen.

Omdat er geen vloeistof is, kunnen fabrikanten compactere en lichtere cellen bouwen. Bovendien is het risico op brand of lekkage veel kleiner. En er zijn meer voordelen: solid-state cellen zijn minder gevoelig voor temperatuurschommelingen en hebben een hogere energiedichtheid, wat betekent dat je meer capaciteit hebt in hetzelfde volume.

Voor speed pedelecs betekent dit concreet dat een accu van circa 1 kilogram net zoveel energie kan opslaan als een klassieke accu van 1,5 kilogram. De actieradius zou daardoor kunnen stijgen tot wel 150 kilometer of meer, zelfs met krachtige motoren die continu ondersteunen tot 45 km/u.

Waar staat de technologie nu?

Wereldwijd wordt er bijzonder veel onderzoek gedaan naar solid-state accu's, vooral door autofabrikanten zoals Toyota, BMW en Volkswagen. Zij zien het als de volgende grote stap voor elektrische auto's. Voor licht elektrische voertuigen zoals speed pedelecs is er minder aandacht, maar de ontwikkelingen lopen parallel.

Op dit moment zijn er enkele pilotproducties van solid-state cellen, maar die zijn duur en hebben nog een beperkt aantal laadcycli. De levensduur is nu nog circa 70–80% van wat een goede lithium-ion-accu haalt, en dat is onvoldoende voor dagelijks woon-werkverkeer. De verwachting is dat de productiekosten de komende jaren flink dalen, zoals eerder gebeurde bij lithium-ion-accu's.

Een tweewielerfabrikant heeft in 2023 een prototype gepresenteerd met een solid-state accu, maar nog zonder concreet productieperspectief.

Uitdagingen en beperkingen

De grootste hobbels zijn de productiekosten en de schaalbaarheid. Solid-state cellen vereisen een zeer zuivere productieomgeving en nieuwe productietechnieken. Daardoor zijn de kosten per kWh momenteel nog 3 tot 5 keer hoger dan bij lithium-ion.

Daarnaast is er het probleem van het mechanisch contact tussen de vaste elektrolyt en de elektroden. Bij het laden en ontladen zetten materialen uit en krimpen ze, waardoor er scheuren kunnen ontstaan. Onderzoek richt zich op materialen die dit beter opvangen.

Tot slot is er de compatibiliteit: een speed pedelec met een solid-state accu heeft een ander batterijmanagementsysteem nodig en mogelijk een andere motor. Het is dus niet zomaar een kwestie van 'oude accu vervangen'.

Wat betekent dit voor jou?

Voor de gemiddelde speed pedelec-rijder is concreet: nu geen wacht actie ondernemen op solid-state. De huidige lithium-ion-accu's zijn prima en worden nog steeds beter. Solid-state is niet iets waar je nu op kunt wachten, want er is nog geen enkele commerciële speed pedelec mee uitgerust.

Als je overweegt om een nieuwe speed pedelec te kopen, laat je keuze niet afhangen van de belofte van solid-state. Moderne accu's met een capaciteit van 400–625 Wh geven al een actieradius van circa 40–100 km, afhankelijk van je rijstijl en terrein. Pas als de technologie volwassen is, kun je overwegen om te upgraden.

Tijdlijn en verwachtingen

De verwachting is dat solid-state accu's eerst in premium elektrische auto's verschijnen, rond 2026–2028. Voor tweewielers zal het nog enkele jaren langer duren, mede omdat de productievolumes lager liggen en fabrikanten minder R&D-budget voor fietsen reserveren. Een realistische inschatting is dat de eerste speed pedelecs met solid-state accu rond 2030 op de markt komen.

Daarna zal het nog een paar jaar duren voordat de prijzen dalen tot een acceptabel niveau. Dat betekent dat je pas rond 2033–2035 een betaalbare speed pedelec met solid-state accu kunt verwachten. Tot die tijd is het 'toekomstmuziek', maar wel een toekomst die steeds dichterbij komt.

Veelgestelde vragen

Wordt mijn bestaande speed pedelec later omgebouwd naar solid-state?

Nee, dat is zeer onwaarschijnlijk. De accu is niet alleen een andere chemie, maar ook het hele systeem van lader en BMS moet meeveranderen. Fabrikanten ontwerpen daarom geen ombouwplannen voor oudere modellen.

Zijn solid-state batterijen veiliger?

Ja, omdat er geen brandbare vloeistof aanwezig is, is het risico op brand aanzienlijk lager. Maar een volledig veilige accu bestaat niet; ook solid-state kan bij mechanische schade kortsluiting veroorzaken, alleen met minder gevolgen.

Kan ik nu al een aftermarket solid-state accu kopen voor mijn speed pedelec?

Nee. Er zijn geen aftermarket solid-state accu's voor speed pedelecs verkrijgbaar. De technologie is nog niet klaar voor de consumentenmarkt en de afmetingen en aansluitingen wijken af van bestaande modellen.