Solid-state vs lithium-ion: welke accu wint de race?

Solid-state accu's worden vaak gezien als de heilige graal voor elektrische auto's. Ze beloven meer energie, sneller laden en minder brandgevaar dan lithium-ion accu's. Toch is de technologie nog niet rijp voor massaproductie. Op dit moment wint lithium-ion vooral op prijs en bewezen betrouwbaarheid, maar over tien jaar kan dat beeld volledig zijn veranderd.

Eerst even inleiding: wat is het verschil?

Zowel lithium-ion als solid-state accu's maken gebruik van lithium-ionen die tussen twee elektroden bewegen. Het grote verschil zit in de elektrolyt: bij lithium-ion is dat een vloeibare of gel-achtige substantie, bij solid-state is dat een vaste stof (bijvoorbeeld keramiek of glas). Een vaste elektrolyt heeft meerdere voordelen: hij is niet brandbaar, laat een hogere energiedichtheid toe en heeft minder last van dendrietvorming (naaldachtige structuren die kortsluiting kunnen veroorzaken). Maar de productie is nog moeilijk en duur.

Energiedichtheid: veel meer capaciteit in dezelfde ruimte

Solid-state accu's kunnen een veel hogere energiedichtheid bereiken. Waar huidige lithium-ion cellen circa 250–300 Wh/kg leveren, werken solid-state laboratoriumcellen al met 400–500 Wh/kg. In de praktijk betekent dit dat een EV met hetzelfde gewicht en volume een actieradius kan halen die 50% tot 100% hoger ligt. Stel je een auto voor met 600 kilometer actieradius: met solid-state zou dat in dezelfde accu wel 900–1.000 km kunnen worden.

Die vooruitgang is cruciaal voor de acceptatie van elektrische auto's, vooral voor lange afstanden. Ook wordt het mogelijk om lichtere accu's te gebruiken, wat weer goed is voor de efficiëntie. Toch moet de techniek zich nog bewijzen op industriële schaal; de energiedichtheid in productiemodellen zal de komende jaren nog niet het laboratoriumniveau evenaren.

Veiligheid: minder brandgevaar

Een belangrijk voordeel van solid-state is de veiligheid. De vaste elektrolyt is niet brandbaar, waardoor het risico op 'thermal runaway' – het fenomeen waarbij een accu oververhit raakt en in brand vliegt – drastisch wordt verminderd. Fabrikanten kunnen daardoor mogelijk ook de koelsystemen vereenvoudigen, hoewel sommige solid-state varianten nog wel koeling nodig hebben vanwege interne weerstand.

Daarbij zorgt de vaste structuur ervoor dat zich geen dendrieten vormen, die bij lithium-ion kunnen leiden tot interne kortsluiting. Dit maakt solid-state veiliger, vooral bij beschadiging of door hoge laadsnelheden. Dat betekent dat snelladen met 350 kW of meer eerder mogelijk zal zijn zonder veiligheidsrisico's, iets waar lithium-ion accu's mee worstelen.

Levensduur: langer meegaan

Solid-state accu's hebben ook betere vooruitzichten qua levensduur. Testen tonen aan dat ze meer laadcycli aankunnen: terwijl lithium-ion na 1.000–2.000 cycli duidelijk capaciteit verliest, blijven solid-state accu's in het lab stabiel tot 5.000 cycli en meer. Dat komt onder andere door de stabiele elektrolyt, die de elektroden minder beschadigt.

In de praktijk betekent dit dat een solid-state accu na 500.000 kilometer nog steeds een goede gezondheid kan hebben (SOH > 80%). Voor consumenten betekent dit minder zorgen over accudegradatie en een langere levensduur van het voertuig. Ook voor tweedehands auto's is dat interessant. Wel liggen de productiekosten nog hoog, wat de aanschafprijs van de eerste solid-state EV’s zal opdrijven.

Productiekosten en beschikbaarheid

Nu de curves: de productie van solid-state accu's is complex en kostbaar. De vaste elektrolyt is moeilijk te verwerken; er zijn dure materialen en nauwkeurige processen voor nodig. Naar schatting liggen de productiekosten tot 2030 nog 20–40% hoger dan die van lithium-ion. Pas als de productie wordt opgeschaald, zal de prijs ervan dalen. Veel fabrieken zijn echter nog in aanbouw; de eerste seriemodellen met solid-state accu's worden verwacht rond 2025-2028, maar in kleine volumes.

De race is dus nog niet gelopen. Lithium-ion wordt steeds beter en goedkoper: per jaar daalt de kostprijs met 5–10%. Solid-state heeft nog een achterstand, maar de voordelen zijn zo groot dat de industrie erin investeert. Het is niet de vraag of solid-state komt, maar wanneer het op grote schaal betaalbaar wordt.

Veelgestelde vragen

Zijn er al elektrische auto's met solid-state accu's te koop?

Nee, nog niet. Veel fabrikanten hebben prototypes en testvloot aangekondigd, maar er is nog geen model op de consumentenmarkt. De verwachting is dat de eerste auto's met solid-state accu's rond 2026-2028 verschijnen.

Kan ik mijn huidige EV ombouwen naar een solid-state accu?

Dat is niet mogelijk op een eenvoudige manier. Solid-state accupakketten hebben een ander formaat en vereisen andere elektronica. Het is niet iets wat je als consument kunt laten doen; het is alleen relevant bij nieuw aangekochte voertuigen.

Wat betekent solid-state voor de laadsnelheid?

In theorie kan solid-state veel sneller worden geladen: 10-80% in minder dan 15 minuten is mogelijk. In de praktijk zal de eerste generatie solid-state accu's misschien een normale laadsnelheid hebben vanwege beperkte laadinfrastructuur, maar de potentie is groot.