Kobalt is niet alleen een essentieel metaal voor jouw smartphone, e-bike en vele andere gadgets maar het materiaal is ook duur en giftig. De delving, voornamelijk in Afrika, gaat gepaard met oneerlijke arbeid en vervuilende praktijken. Nu heeft het Instituut voor Energieonderzoek van Catalonië (IREC) in samenwerking met CIDETEC Energy Storage en 17 Europese partners een oplossing gevonden in de ontwikkeling van een grootformaat kobaltvrije lithium-ion batterijprototype. De batterij bevindt zich momenteel in de pre-commerciële fase.
Het COBRA-project is medegefinancierd met bijna twaalf miljoen euro uit het Horizon 2020-programma van de Europese Commissie en gebruikt tweehonderd cellen om een complete batterij samen te stellen. Het gaat nu nog om een prototype, maar op termijn richten de ontwikkelaars zich op commercialisering. Volgens de onderzoeksgroep bevindt het ontwikkelingsstadium van het project zich tussen niveau 5 en 6 op de TRL-schaal (Technology Readiness Level) die op 9 niveaus de volwassenheid van een technologie beoordeelt. Een belangrijk resultaat van dit prototype is de eliminatie van kobalt, de bekende vervuilende stof, uit het productieproces.
DUURZAAMHEID
“Kobalt zorgt ervoor dat batterijen duurzamer zijn en sneller kunnen worden opgeladen,” zegt Jordi Jacas, senior onderzoeker bij het IREC en projectcoördinator. Voor hem is de vervanging van dit “dure, giftige metaal dat afhankelijk is van Afrikaanse landen” een grote uitdaging die een antwoord biedt op een van de tekortkomingen van batterijen voor elektrische voertuigen.
De innovatie, ontwikkeld door onderzoekers van verschillende Europese topcentra (waaronder ook TNO), richt zich op de ontwikkeling van een kobaltvrije kathodesamenstelling. Volgens Iratxe de Meatza, teamleider bij CIDETEC Energy Storage, is de auto-industrie soms traag bij het invoeren van nieuwe technologieën, maar “het COBRA-project heeft de overgang van kobaltvrij kathodemateriaal mogelijk heeft gemaakt van het laboratorium naar semi-industriële cellen”. Deze overgang maakt de analyse van de prestaties onder meer realistische omstandigheden mogelijk, met als doel het laadvermogen en de laadcycli van het prototype te verbeteren.
GERECYCLED SILICIUM
Geconfronteerd met de uitdaging om elk onderdeel dat deel uitmaakt van het complexe systeem van de batterij te optimaliseren, heeft het werk van het onderzoekscentrum in San Sebastián geleid tot de ontdekking van nieuwe elektrodeformuleringen waarbij gerecycled silicium van fotovoltaïsche panelen wordt gebruikt. Daarmee voldoet het project aan de door Europa geëiste niveaus op het gebied van recycling en duurzaamheid.
Het hoofd van het project bij IREC belooft een recyclingpercentage “tussen 90 en 95% voor de componenten waaruit de cel bestaat”, terwijl het veiligheidsniveau van de hele waardeketen wordt verhoogd. Dit omvat verbeteringen in de componenten, de elektrochemische cellen, de controlesystemen met sensoren en de uiteindelijke assemblage van het batterijpakket.
Geavanceerde veiligheidsfuncties, waaronder een nieuw besturingssysteem met draadloze communicatie en sensoren, moeten de efficiëntie en veiligheid van de batterij verbeteren.
Bron: Innovation Origins en het Groene Podium
