Terwijl autofabrikanten vandaag achter marktleider Tesla Inc. aanzitten en trachten auto's te bouwen die 300 mijl (482 km) of meer kunnen afleggen tussen twee oplaadbeurten, verwachten batterij-startups dat het bereik er minder toe zal doen naarmate de openbare oplaadpunten voor elektrische voertuigen (EV) alomtegenwoordig worden. In hun zoektocht naar kleinere batterijen die zeer snel kunnen worden opgeladen, experimenteren de startende bedrijven met materialen zoals silicium-koolstof, wolfraam en niobium.

De batterij is het duurste onderdeel van een EV, dus echt snel opladen in combinatie met algemeen beschikbare opladers - een gebrek aan oplaadinfrastructuur wordt momenteel gezien als een rem op een bredere invoering van EV's - zou autofabrikanten in staat stellen auto's te bouwen met kleinere batterijen tegen betaalbaardere prijzen, en toch meer winst te maken door meer voertuigen te verkopen aan een breder publiek.

"Early adopters aan de bovenkant van de markt wilden grotere accu's en een grotere actieradius omdat zij zich dat konden veroorloven," zei Sai Shivareddy, chief executive van Nyobolt, een startup die anodematerialen van niobiumoxide ontwikkelt voor accu's die in enkele minuten kunnen worden opgeladen. "Voor een meer kostengevoelige mainstream adoptie heb je kleinere accupakketten nodig ... maar met dezelfde ervaring als vandaag (met auto's op fossiele brandstoffen) waar je in 5 minuten kunt tanken."

China domineert de wereldwijde productie van EV-batterijen en bedrijven als Contemporary Amperex Technology Co (CATL) ontwikkelen batterijen om verder te gaan op één enkele lading.

Autofabrikanten in China hebben kleine, goedkope EV's op de markt gebracht, zoals de Wuling Hongguang Mini - die zelfs met de recente prijsstijgingen van de batterijen nog steeds voor ongeveer $ 6.500 verkocht wordt. De auto is een joint venture van SAIC Motor Corp Ltd, General Motors Co en Wuling Motors.

Westerse startups zoals het in Cambridge gevestigde Nyobolt en Echion Technologies of het in Woodinville, Washington gevestigde Group14 Technologies werken aan elektrodematerialen om supersnelle oplaadbatterijen op de markt te brengen.

Volgens startup-dataplatform PitchBook zijn de investeringen in EV-batterijtechnologie meer dan verzesvoudigd tot 9,4 miljard dollar in 2021, tegen 1,5 miljard dollar in 2020, omdat autofabrikanten zich op de toekomst richten.

"Wij bevinden ons in de larvale stadia van de ontwikkeling van batterijen," zei Lincoln Merri
hew, vice-president bij data analytics firma Pulse Labs. Hier is een grafiek: https: //tmsnrt.rs/3NOMxqS Kleiner

gaan zou ook de dreigende knelpunten in het batterijmateriaal kunnen verlichten naarmate de vraag naar EV's toeneemt, terwijl minder kobalt en nikkel wordt gebruikt waar China de raffinage en verwerking domineert.

Een ander voordeel is dat autofabrikanten aanspraak kunnen maken op duurzaamheidsoverwinningen door minder schadelijke materialen te gebruiken in EV's en minder CO2 uit te stoten bij de productie ervan.

"Re-engineering van het voertuig om de grootte van de batterijen te minimaliseren, aangezien die zo duur zijn, zal een spelwisselaar zijn," zei de president-directeur van Ford Motor Co, Jim Farley, op een conferentie in juni. De Amerikaanse autofabrikant, voegde hij eraan toe, wil "de kleinst mogelijke batterij voor de concurrerende actieradius" in zijn volgende generatie EV's die in 2026 van start gaat.

Anderen persen meer efficiëntie uit bestaande batterijen, zoals Mercedes-Benz heeft gedaan met zijn EQXX-prototype met een actieradius van 1.000 km (621 mijl).

SNELLE

OPLAADMOGELIJKHEDEN

Tegenwoordig wordt snel

opladen beperkt door het vermogen van EV-batterijen om snel stroom op te nemen. Snel opladen kan de levensduur van de batterijen verkorten of ze oververhitten, dus beperken de meeste EV's de oplaadsnelheid om ze te beschermen.

In het hoofdkwartier van Nyobolt laadt CEO Shivareddy vier accu's in ongeveer drie minuten op en sluit hij ze aan op een robotstofzuiger die druk bezig is de vloer achter hem schoon te maken terwijl hij spreekt.

Niobium is een stabiel metaal dat vaak gebruikt wordt om staal te versterken - de grootste voorraden ter wereld bevinden zich in Brazilië en Canada. Gebruikt in anodes of kathodes, zeggen startups als Nyobolt en Echion dat niobium supersnel kan opladen terwijl het vele jaren langer meegaat dan de batterijen van vandaag.

Nyobolt richt zich op krachtige race-EV's en Shivareddy zei dat het jaren van validatie zal vergen voordat autofabrikanten klaar zijn om zijn batterijen in massamodellen te gebruiken.

Een paar kilometer van Nyobolt vandaan zijn de niobium anodes van Echion in eerste instantie bedoeld voor commerciële EV's zoals mijnbouwvoertuigen die continu werken en snel moeten kunnen worden opgeladen.

CEO Jean de La Verpilliere zei dat het doel van Echion is om tegen 2025 batterijen klaar te hebben voor EV's voor passagiers.

"Kleinere batterijen betekenen goedkopere prijzen en daardoor kunnen meer mensen zich EV's veroorloven," zei hij.

Het Braziliaanse mijnbouwbedrijf CBMM domineert de niobiumproductie en heeft in Echion en andere startups geïnvesteerd en test niobium met anderen, waaronder batterijmaterialenbedrijf Nano One, Toshiba en Volkswagen Caminhoes e Onibus, een Braziliaanse dochteronderneming van Volkswagen's trucking unit Traton.

Rogerio Marques Ribas, hoofd van het batterijprogramma van CBMM, zei dat, hoewel de energiedichtheid van niobium tot 20% lager kan zijn dan die van sommige hedendaagse batterijen, "wij misschien drie tot tien keer meer levensduur en meer veiligheid kunnen brengen, terwijl het opladen in enkele minuten gebeurt."

"Grondstoffen zullen een knelpunt zijn voor batterijen," voegde Ribas eraan toe. "In de nabije toekomst zullen de mensen zich afvragen: waarom zou je een groot accupakket hebben?"

"DE MARKT BEPAALT HET BEREIK

Niobium is niet het enige materiaal dat startups aan het onderzoeken zijn.

Group14 Technologies maakt anodemateriaal van silicium-koolstof, waardoor lithium-ionbatterijen tot 50% meer energie kunnen bevatten. Het bedrijf haalde in mei $400 miljoen op bij investeerders.

Door het materiaal van Group14 te testen, heeft de door Mercedes gesteunde batterijmaker StoreDot batterijen in 10 minuten tot 80% van hun capaciteit opgeladen. Group14 CEO Rick Luebbe zei dat zijn anodemateriaal een snelle EV-lading in vijf minuten zou kunnen bieden.

"Wanneer ik mijn batterijpak in vijf of tien minuten kan bijvullen ... dan maakt het eigenlijk niet zoveel uit wat die actieradius is, of die nu 150 mijl of 300 mijl is," zei Luebbe.

De in Michigan gevestigde startup Our Next Energy (ONE) heeft zijn Gemini "dual chemistry" batterij ontwikkeld met een standaard lithium-ijzerfosfaat (LFP) tractiebatterij met een tweede "range extender" batterij met meer geavanceerde en duurdere chemie, die opties biedt voor een lage, gemiddelde en hoge actieradius.

"De markt bepaalt uiteindelijk het juiste niveau van actieradius," zei CEO Mujeeb Ijaz.

Volgens gegevens uit de industrie rijdt de gemiddelde Amerikaanse auto minder dan 30 mijl per dag. In Europa is het gemiddelde minder dan de helft daarvan.

Isobel Sheldon, chief strategy officer van het Britse batterijbedrijf Britishvolt, zei dat naarmate EV-eigenaars beseffen dat zij voor meer betalen dan zij nodig hebben, de markt minder actieradius zal eisen.

"Naarmate de markt rijper wordt, zullen de mensen zich beginnen af te vragen waarom ik duizenden betaal ... voor een batterij die ik nooit zal gebruiken," zei zij. "Het meeste autogebruik is om naar de winkels te rijden, vrienden op te zoeken of kinderen op school af te zetten, niet om naar Monaco te rijden."