Dit artikel krijg je cadeau van OneWorld.
Word abonnee
Geef toe, hoe vaak werp jij een blik op dat batterijtje op je telefoonscherm? Het ding loopt elke dag weer onverbiddelijk snel leeg: een 21e-eeuws luxeprobleem. Dat batterijtje op je scherm symboliseert de staat van de lithium-ionbatterij in je telefoon. 1
Door de toename van zonnepanelen, elektrische auto’s en smartphones groeit de wens dat energie beter en langer opgeslagen kan worden. De technologische opvolging van de lithium-ionbatterij leidt momenteel dan ook tot een miljardenwedloop.
Gaat langer mee
Lithium-ion domineert al decennia het land der mobiele apparatuur. De technologie is geschikt voor batterijen van uiteenlopende producten: van flinterdunne smartphones en laptops tot elektrische voertuigen en zelfs grootschalige energieopslag van windmolens. 2 Kortom, de lithium-ionbatterij maakt ons moderne leven mogelijk.
Maar de lithium-ion – in de huidige chemische samenstelling – bereikt zijn limiet: veel beter kunnen deze batterijen niet worden, terwijl we wel steeds meer vergen van onze mobieltjes (zware apps en games) en elektrische auto’s (grotere afstanden rijden).
“Totaal nieuwe typen batterijen zullen nodig zijn, met andere materialen, maar die vergen nog veel onderzoek
Hoogleraar Fokko Mulder aan de TU Delft doet onderzoek naar energieopslag. “De komende jaren zal het laatste beetje prestatie uit de lithium-iontechnologie geperst worden. Maar substantiële verbeteringen zitten er niet meer in. Daarvoor zullen totaal nieuwe typen batterijen nodig zijn, met andere materialen, maar die vergen nog veel onderzoek.”
Er is dus nog flink wat werk aan de winkel. Bemoedigend is wel dat er miljarden worden gepompt in onderzoek naar batterijen. Met name door autofabrikanten, die de tekortkomingen van elektrische voertuigen – zoals een relatief kleine actieradius en lange oplaadduur – zo snel mogelijk willen oplossen.
Veelbelovend
Een doorbraak kan dus om de hoek liggen. En die is hard nodig, want we gaan in de toekomst steeds meer stroom gebruiken. Door de overstap naar hernieuwbare energie wordt grootschalige energieopslag essentieel. Zonne- en windenergie hebben namelijk één belangrijk nadeel: wanneer de wind niet waait en de zon niet schijnt, wordt er weinig stroom geproduceerd. En die productiedaling moeten we kunnen opvangen door reserves op te slaan. Daar is nu nog geen goede oplossing voor. En misschien is die in lithium-ion ook niet te vinden.
De zogenoemde battolyser, die de groep van hoogleraar Mulder ontwikkelt, klinkt wel veelbelovend. Deze heeft een twee-in-één functie: de batterij kan stroom overdag opslaan voor de nacht én de overige surplus omzetten in waterstof, voor meer langdurige opslag van door zonnepanelen en windmolens geproduceerde stroom. “Deze waterstof kan gebruikt worden voor de schone chemie, bijvoorbeeld om chemicaliën zoals ammoniak en methanol te maken, of als brandstof voor zwaar vervoer of de scheepvaart”, zegt Mulder.
Begin 2019 wordt de eerste battolyser – op beperkte schaal – geplaatst, bij de Magnum-energiecentrale van Nuon in het Groningse Eemshaven, waarbij de geproduceerde waterstof ironisch genoeg gebruikt zal worden bij de aardgascentrale. Het is een hoopgevend begin, vooral omdat de battolyser een oplossing biedt voor langdurige energieopslag, iets wat lithium-ionbatterijen niet kunnen, omdat ze na oplading gradueel leeglopen.
Lithium-ion is wel geschikt om incidentele tekorten op te vangen, zoals de grote Tesla-batterij in Australië dat al doet, hoewel het erg duur is (vooral wanneer de gigantische batterijen slechts een paar keer per seizoen in gebruik worden gesteld).
Kostbaar goed
Er zijn echter nog meer redenen om af te stappen van lithium-ion in diens huidige vorm. Sommige materialen in de batterijen leveren namelijk flink wat hoofdbrekens op. Met name het benodigde kobalt en lithium zijn prijzig, schaars en de winning ervan gaat gepaard met grote milieu- en mensenrechtenproblemen.
Kobalt
Kobalt is een relatief zeldzame grondstof en nu nog essentieel voor de behuizing van lithium ionen in lithium-ionbatterijen. Kobalt wordt met name gewonnen in de Afrikaanse Democratische Republiek Congo (DRC). De giftige grondstof wordt ook door kinderhanden gewonnen en zonder beschermende kleding. Daarnaast is de belasting op kobalt steeds hoger: het aantal elektrische auto’s neemt toe en onderzoekers stellen dat een kobalttekort nabij is.
In Canada worden de kobaltmijnen in het stadje Cobalt opnieuw geopend, om in de groeiende vraag naar kobalt te voorzien. Het bedrijf Tesla probeert het aanbodtekort van kobalt voor te zijn: CEO Elon Musk heeft gezegd dat Tesla werkt aan kobaltvrije batterijen.
Kobalt is een relatief zeldzame grondstof en nu nog essentieel voor de behuizing van lithium ionen in lithium-ionbatterijen. Kobalt wordt met name gewonnen in de Afrikaanse Democratische Republiek Congo (DRC). De giftige grondstof wordt ook door kinderhanden gewonnen en zonder beschermende kleding. Daarnaast is de belasting op kobalt steeds hoger: het aantal elektrische auto’s neemt toe en onderzoekers stellen dat een kobalttekort nabij is.
In Canada worden de kobaltmijnen in het stadje Cobalt opnieuw geopend, om in de groeiende vraag naar kobalt te voorzien. Het bedrijf Tesla probeert het aanbodtekort van kobalt voor te zijn: CEO Elon Musk heeft gezegd dat Tesla werkt aan kobaltvrije batterijen.
Lithium
Lithium wordt ook wel het witte goud van de 21e eeuw genoemd. De lithiumwinning concentreert zich in de zogenaamde ‘lithiumdriehoek’, op de droge zoutvlaktes van Zuid-Amerika. Daar wordt het mineraalrijke zoute water in de grond naar de oppervlakte gepompt, waarna het in bassins onder de zon verdampt. Vervolgens worden de overgebleven mineralen meermaals gefilterd met chemicaliën. Volgens rapporten van het milieunetwerk Friends of the Earth komen die chemicaliën soms in het milieu terecht, waardoor dieren massaal sterven. Het hele proces kost daarnaast ontzettend veel water. Omwonenden komen daarom geregeld in opstand tegen de lithiumwinning.
Recycling
“De materialen in de batterij van een flitsende iPhone X zijn vrijwel dezelfde als die in de allereerste Sony camcorder uit 1991
Al deze misstanden zijn reden genoeg om de huidige lithium-iontechnologie te vervangen. Maar bestaan er goede, duurzame alternatieven? Nog niet, ook niet voor smartphones. De materialen in de batterij van een flitsende iPhone X zijn vrijwel dezelfde als die in de allereerste Sony camcorder uit 1991. Dit voorbeeld is tekenend voor de uitblijvende vooruitgang van de batterijtechnologie.
Hoewel universiteitslaboratoria wereldwijd experimenteren met allerlei veelbelovende alternatieven op de standaard lithium-ionbatterij, is nog geen enkel exemplaar klaar voor commercieel gebruik. De alternatieve batterijen die er nu zijn, zijn te duur, niet op te schalen of onveilig.
Om de problemen in de tussentijd tegemoet te komen, is recyclen en herbestemmen een optie. In de Europese Unie wordt slechts 5 procent van de lithium-ionbatterijen gerecycled. De rest belandt in lades of stortplaatsen. Met recycling valt veel winst te behalen. Daarnaast kunnen afgedankte batterijen nog wel geschikt zijn voor andere toepassingen. De levensduur van batterijen uit elektrische voertuigen zou je bijvoorbeeld kunnen verlengen door ze te herbestemmen en in te zetten voor energieopslag. Een soort omscholing op latere leeftijd, maar dan voor batterijen.
Terwijl de echte innovaties nog in de kinderschoenen staan, dringt de tijd voor de batterijtechnologie. De volgende generatie batterijen dient namelijk duurzamer, beter én goedkoper te zijn dan die van nu. De wetenschap heeft nog een fikse klus voor de boeg.
Wat kun je zelf doen?
Lege batterijen, accu’s of mobieltjes kun je inleveren bij diverse winkels, supermarkten en bouwmarkten. Ongeveer 95 procent van de nikkel, kobalt en koper kan weer worden teruggewonnen.
Lege batterijen, accu’s of mobieltjes kun je inleveren bij diverse winkels, supermarkten en bouwmarkten. Ongeveer 95 procent van de nikkel, kobalt en koper kan weer worden teruggewonnen.
- Lithium-ion staat voor de lithium-ionen die tijdens ontlading – of verbruik – van de negatieve naar de positieve elektrode in de batterij gaan. Tijdens het opladen gaan ze weer terug. Dit heen en weer reizen van ionen leidt uiteindelijk ook tot vermindering van batterijprestatie, waardoor deze meestal maar een paar jaar meegaat. De lithium-ion batterij moet overigens niet verward worden met de gewone lithiumbatterij, die niet oplaadbaar is. ↩︎
- Tesla bouwde vorig jaar de grootste lithium-ionbatterij ter wereld, om Australische windenergie in op te slaan. ↩︎
Verder lezen?
Rechtvaardige journalistiek verdient een rechtvaardige prijs.
Maak jij OneWorld mogelijk?
Word abonnee
- Digitaal + magazine — € 8,00 / maand
- Alleen digitaal — € 6,00 / maand
Terugkerende klant? Klik hier om in te loggen
Heb je een waardebon? Klik hier om je code in te vullen
