Hybride solid-state accu's: brug tussen oud en nieuw

Hybride solid-state accu's combineren een vaste elektrolyt met een kleine hoeveelheid vloeistof of gel. Ze moeten de veiligheid van vastestofaccu's verenigen met de vertrouwde prestaties van lithium-ion, en vormen zo een tussenstap naar de accu's van de toekomst.

Wat is een hybride solid-state accu?

Een hybride solid-state accu gebruikt een elektrolyt die deels vast en deels vloeibaar is. De vaste component is vaak een keramiek of polymeer, terwijl de vloeistof dient als bevochtiger aan de elektroden. Dit vermindert het risico op dendrietvorming en lekkage, terwijl de productie dichter bij bestaande lithium-ion-technologie blijft.

Doordat de vaste elektrolyt niet volledig stijf is, kunnen fabrikanten gebruikmaken van bestaande productielijnen met minder aanpassingen. Dat maakt hybride varianten aantrekkelijk voor autofabrikanten die stapsgewijs willen innoveren.

Voordelen ten opzichte van conventionele en volledig vaste accu's

Vergeleken met een conventionele lithium-ion accu biedt de hybride een hogere energiedichtheid, doorgaans circa 300-400 Wh/kg, en een betere stabiliteit bij hoge temperaturen. De aanwezigheid van vaste elektrolyt verkleint de kans op brand door interne kortsluiting.

Ten opzichte van een volledig vaste accu is de hybride minder gevoelig voor spanning op het grensvlak tussen elektrolyt en elektrode. Daardoor blijft de capaciteit beter behouden na vele laadcycli. De laadsnelheid ligt ook hoger, omdat de vloeibare component de ionen sneller transporteert.

Waar staan we nu in de ontwikkeling?

Onderzoekslaboratoria en enkele start-ups testen hybride varianten in pilotproducties. Fabrikanten melden veelbelovende resultaten in laboratoriumomstandigheden: levensduren tot circa 1500 cycli en laadtijden van minder dan 15 minuten voor 80 procent capaciteit.

De uitdagingen liggen vooral in het opschalen van de productie en het verlagen van de kosten. Prijzen liggen momenteel nog circa 20-30 procent hoger dan gangbare lithium-ion cellen, maar dat verschil zal naar verwachting kleiner worden naarmate de techniek volwassener wordt.

De rol van hybride accu's in elektrisch vervoer

Voor elektrische voertuigen biedt de hybride accu een tussenoplossing: meer veiligheid en energiedichtheid dan lithium-ion, zonder de hoge productiekosten van volledig vaste cellen. Vooral bij snelladen of in warme klimaten kan de betere warmteafvoer het verschil maken.

Ook in de luchtvaart en scheepvaart ziet men mogelijkheden, omdat het gewichtsvoordeel ten opzichte van lithium-ion groter wordt naarmate de energiedichtheid stijgt. De verwachting is dat de eerste hybride solid-state accu's rond 2025-2027 in kleine series op de markt komen.

Veelgestelde vragen

Zijn hybride solid-state accu's al te koop?

Nog niet op grote schaal. Enkele fabrikanten leveren kleine series voor tests en speciale toepassingen, maar de wijdverbreide beschikbaarheid wordt rond 2027-2030 verwacht.

Wat is het verschil met een semi-solid-state accu?

Hybride en semi-solid-state verwijzen vaak naar hetzelfde concept: een elektrolyt die deels vloeibaar en deels vast is. De termen worden door elkaar gebruikt in de industrie.

Hoe veilig zijn hybride accu's in vergelijking met lithium-ion?

Door de vaste elektrolyt is de kans op thermische runaway kleiner, maar niet nul. De vloeibare component zorgt immers nog voor een brandbaar element, zij het in mindere mate.