Ruim 40 knoopcelbatterijen en andere batterijontwerpen liggen in glazen kasten in het laboratorium van Moniek Tromp bij de Rijksuniversiteit Groningen. Ze worden keer op keer opgeladen en weer ontladen. Soms sneller, soms langzamer. \u201eWe ontwerpen en bouwen deze batterijen zelf en testen ze onder verschillende omstandigheden\u201d, zegt Tromp, hoogleraar materiaalchemie en wetenschappelijk directeur van het Zernike Institute for Advanced Materials (ZIAM).<\/p>\n
Met haar onderzoeksgroep werkt Tromp aan de accu\u2019s van de toekomst. \u201eBatterijen worden steeds belangrijker en ze moeten langer meegaan, veilig zijn en uit duurzame materialen bestaan\u201d, vertelt ze. Toepassingen vari\u00ebren van mobiele telefoons, medische apparaten \u2013 in en op je lichaam \u2013 en drones voor defensie tot tijdelijke energieopslag voor het stroomnet en het elektrificeren van auto\u2019s, scheepvaart en luchtvaart \u2013 al deze toepassingen eisen andere eigenschappen van de batterij.<\/p>\n
Tromp heeft (mede) batterijen in Nederland op de agenda gezet. \u201eWe zijn nu afhankelijk van andere landen terwijl we veel industrie hebben die zal moeten elektrificeren, zoals trucks en landbouwwerktuigen.\u201d Ze is betrokken bij een Nationaal Groeifondsproject voor de ontwikkeling van het Nederlandse ecosysteem voor batterijen, dat twee jaar terug 800 miljoen euro kreeg toegekend. Dat kan vanaf dit jaar besteed worden. \u201eOns doel is om de Nederlandse batterijontwikkelingen te versterken op het gebied van duurzaamheid, circulariteit en onafhankelijkheid \u2013 en een belangrijke wereldwijde speler te worden. Nederland heeft daarvoor de kennis en kunde in huis.\u201d<\/p>\n
Wat is er mis met de huidige batterijen?<\/p>\n
\u201eBatterijen bestaan nu uit twee elektroden met daartussen een vloeibaar elektrolyt. Tijdens het op- en ontladen bewegen ladingsdragers door het elektrolyt van de ene naar de andere elektrode. Als dit transport niet meer goed verloopt, materiaal zich ergens ophoopt of het elektrodemateriaal niet stabiel is en langzaam oplost, dan degradeert de batterij. Een ander probleem is dat het vloeibare elektrolyt kan reageren en dan bijvoorbeeld omgezet kan worden in een gas. Dat kan gebeuren als je de batterij niet goed gebruikt, of als hij beschadigd raakt, bijvoorbeeld als je elektrische fiets valt. De batterij kan dan zelfs exploderen.<\/p>\n
\u201eDe herkomst van de materialen en duurzaamheid van de processen is ook een probleem. De lithium-ion-batterijen die we nu voor bijna alles gebruiken bevatten onder meer lithium, kobalt, nikkel en mangaan. Die materialen zijn schaars in Europa, we zijn afhankelijk van andere delen in de wereld, waar materialen bovendien niet altijd ethisch of milieubewust gemijnd en verwerkt worden. <\/p>\n
\u201eEn de huidige geopolitiek limiteert onze toegankelijkheid tot vele materialen. Begin november kondigde China bijvoorbeeld exportrestricties aan op lithium-ion-batterijen en de materialen en apparatuur waarmee je ze maakt.\u201d<\/p>\n
Naar wat voor oplossingen kijkt u?<\/p>\n
\u201eBinnen het groeifondsproject kijken we naar manieren om materialen uit batterijen terug te winnen om ze opnieuw te gebruiken. Ook kan het productieproces, dat nu toxische stoffen en veel energie gebruikt, duurzamer. Daarnaast onderzoeken we manieren om lithium-ion-batterijen beter en duurzamer te maken en kijken we naar heel andere soorten batterijen, op basis van andere materialen.<\/p>\n
\u201eBinnen mijn onderzoeksgroep doen we ook fundamenteler onderzoek naar elektrochemie en verschillende soorten batterijen. Hiervoor maken we zelf batterijen die we bestuderen door er bijvoorbeeld met r\u00f6ntgenstraling in te kijken om te zien wat er precies gebeurt bij de elektrode, het elektrolyt en op de grensvlakken ertussen. Met die kennis kunnen we stabielere batterijen ontwerpen.<\/p>\n
\u201eOm een duurzaam batterij-ecosysteem te laten slagen, werken we ook aan nationale en Europese wet- en regelgeving, het vestigingsklimaat en een markt voor onze nieuwe batterijen. Dat is nodig om te kunnen concurreren met megafabrieken voor lithium-ion-batterijen in met name Azi\u00eb.\u201d<\/p>\n
Wat voor alternatieven zijn er?<\/p>\n
\u201eWe proberen bijvoorbeeld kobalt te verwijderen of lithium te vervangen door natrium, dat je gemakkelijker en duurzamer kunt winnen. Dit vereist wel aanpassingen aan het batterijontwerp. We kijken ook naar vastestof-elektrolyten, die veiliger kunnen zijn dan de vloeistoffen. Daarnaast onderzoeken we compleet andere chemische samenstellingen.<\/p>\n
\u201eWe focussen bijvoorbeeld op batterijen gebaseerd op ijzer. IJzer is geen simpel materiaal om mee te werken binnen een batterij, maar qua duurzaamheid is het heel interessant. Ik zeg vaak gekscherend dat we genoeg roest hebben, laten we dat goed gebruiken. We kijken bijvoorbeeld naar ijzer-nikkel- en ijzer-lucht-batterijen. Die zijn technisch ingewikkeld en veel zwaarder dan lithium-ion-batterijen. Maar ze zijn wel geschikt voor bijvoorbeeld stationaire toepassingen waarbij je de batterij niet hoeft te verplaatsen, zoals in huizen of wijken. <\/p>\n
\u201eIk denk persoonlijk dat we al deze verschillende paden moeten volgen, want we hebben veel batterijen nodig voor uiteenlopende toepassingen, om de energietransitie te laten slagen.\u201d<\/p>\n
Hebben we over twintig jaar Nederlandse batterijen?<\/p>\n
\u201eIn onze telefoons en auto\u2019s waarschijnlijk niet, maar misschien wel in drones, medische en gezondheidselektronica en stationaire opslag. Iedereen is sceptisch of ons dat gaat lukken, want China stopt veel meer geld en mankracht in die ontwikkelingen en goede batterijen op grote schaal maken is lastig, omdat het hele productieproces nauw luistert. Maar als we er niet in geloven, gaat het ook niet lukken. Dus ik geloof er heel graag in. Ik denk dat de eerste fabriek er een voor lithium-ion-batterijen zal zijn. Maar ik hoop dat we daarna ook snel naar andere materialen overstappen.\u201d<\/p>\n
Zou u zelf een batterijenfabriek willen beginnen in Nederland?<\/p>\n
\u201eMijn vader had een eigen bedrijf, mijn broer heeft er een, en ik dacht tijdens mijn studie dat ik ook het bedrijfsleven in zou gaan. Ergens trekt dat nog steeds. Zeker als ik kijk naar wat er moet gebeuren in de Nederlandse batterijsector. Er moeten meer mensen actie ondernemen. Maar ik vind het nu mijn rol om de wetenschap, industrie en politiek te verbinden. Dat is essentieel om voldoende vaart en dus een verschil te maken. Ik ben daarom veel in Den Haag.\u201d Lachend: \u201eEn ik weet niet hoe ik een fabriek moet bouwen. Maar ik ben wel betrokken bij een voorstel voor een Nederlandse batterijenfabriek. Dus misschien komt het er toch ooit van.\u201d<\/p>\n
Geef cadeau<\/p>\n
Deel<\/p>\n
Mail de redactie<\/p>\n
\nNIEUW: Geef dit artikel cadeau
\n\t\t\tAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.\n\t\t<\/p>\n