Inhuldiging van de onderzoekscampus in Renningen
Bosch ontwikkelt de accu van de toekomst
400 miljoen euro per jaar geïnvesteerd in elektrische mobiliteit
- Meer dan dubbel zoveel energie en aanzienlijk lagere kosten tegen 2020
- De aanpak van Bosch: herlaadbare lithium-ionaccu’s verbeteren
- Technologische doorbraak dankzij een start-up uit Silicon Valley
Stuttgart en Renningen, Duitsland – Bosch doet onderzoek naar accu’s die het mogelijk maken om grotere afstanden af te leggen zonder te herladen, en die bovendien minder zullen kosten dan de huidige accu’s. “Onze accu-experts spelen een grote rol in de toekomst van elektrische mobiliteit”, zegt Dr. Michael Bolle, hoofd van de afdeling Research and Advance Engineering bij Robert Bosch GmbH. Al in 2020 zou de opslagcapaciteit van de Bosch-accu’s verdubbeld moeten zijn en zouden ze ook aanzienlijk goedkoper moeten zijn. De marktprognoses zijn eveneens stijgend: Bosch verwacht dat over tien jaar ongeveer 15% van alle nieuwe voertuigen wereldwijd over een elektrische aandrijving zullen beschikken. Daarom investeert Bosch 400 miljoen euro per jaar in elektrische mobiliteit.
Het probleem vandaag: zwaar en met een lage energiedichtheid
Dr. Thorsten Ochs, hoofd van de afdeling R&D op het vlak van accutechnologie op de nieuwe onderzoekscampus van Bosch in Renningen, legt uit wat nodig is om de accutechnologie een boost te geven: “Om van elektrische mobiliteit een succes te maken, moeten middelgrote voertuigen over 50 kilowattuur bruikbare energie kunnen beschikken.” Maar het gewicht van de klassieke loodaccu zou dan stijgen tot 1,9 ton – zonder de bedrading en de houder. Dat is evenveel als een moderne middelgrote vierdeurs, mét passagiers en bagage. Een gewone loodaccu – zoals nu in bijna elke auto als startaccu zit – weegt 19 kilo en be-schikt over een relatief laag energievermogen van 0,5 kilowattuur.
Doel: een gewicht van nauwelijks 190 kilogram, herlaadbaar in 15 minuten
Op dat vlak scoren de huidige lithium-ionaccu’s beter. Bij hetzelfde gewicht kun-nen ze meer dan drie keer zoveel energie bevatten als loodaccu’s. De accu van een moderne elektrische auto weegt 230 kilo en levert ongeveer 18 tot 30 kilowattuur. Om de gewenste 50 kilowattuur te halen, zou je dus een accu van 380 tot 600 kilo nodig hebben. Met zijn collega’s van over de hele wereld werkt Ochs daarom aan nog betere opslagmiddelen voor energie. Hun doel: 50 kilowattuur in 190 kilo stoppen. Verder zoeken de onderzoekers naar manie-ren om de herlaadtijd aanzienlijk in te korten. “Onze nieuwe accu’s moeten voor 75% opgeladen kunnen worden in minder dan 15 minuten”, aldus Ochs.
Ochs en zijn collega’s zijn er rotsvast van overtuigd dat dit haalbaar is dankzij verbeterde lithiumtechnologie. Lithium is namelijk het lichtste metaal dat we kennen. Daarom alleen al zijn accu’s met lood, zink, of nikkel en cadmium beduidend zwaarder. “Maar we hebben nog een lange weg af te leggen”, verduidelijkt Ochs. Om in dat domein vooruitgang te boeken, werkt zijn team in Renningen nauw samen met Bosch-experts in Shanghai en Palo Alto. En om het onderzoek naar lithium-ion-accu’s nog meer te ondersteunen, heeft Bosch samen met GS Yuasa en de Mitsubishi Corporation de joint venture Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG opgericht.
Meer volume voor elektrisch vermogen – dankzij start-uptechnologie uit Silicon Valley
Theoretisch lijkt de oplossing simpel: “Hoe meer lithiumionen een accu bevat, hoe meer elektronen – en dus hoe meer energie – je kunt opslaan in hetzelfde volume”, vertelt Ochs. Maar omdat onderzoekers de batterijcellen op het niveau van atomen en moleculen moeten verbeteren, is het verre van eenvoudig om de theorie in de praktijk om te zetten. Een van de belangrijkste middelen om dit doel te bereiken, is het grafietgehalte in de anode (het positief geladen deel van de accu) te verlagen of het grafiet zelfs helemaal weg te laten. Door lithium te gebruiken in plaats van grafiet zou het mogelijk zijn om drie keer zoveel energie op te slaan in hetzelfde volume. Ochs en zijn collega’s hebben al heel wat ideeën over hoe ze het grafiet kunnen weglaten en dit door andere materialen kunnen vervangen. De CEO van Bosch, Volkmar Denner, stelde onlangs tijdens IAA een prototype van een oplossing voor. Met de aankoop van Seeo Inc., een start-up uit Silicon Valley, heeft Bosch voortaan ook essentiële expertise op het vlak van innovatieve halfgeleideraccu’s in huis. Bosch is er zeker van dat dit nieuwe type cellen, die geen vloeistof meer bevatten, tot een technologische doorbraak zullen leiden.
Verbeterde lithium-ionaccu’s zijn niet alleen een goede zaak voor autobestuur-ders, maar ook voor andere toepassingen waarbij deze technologie een hoofdrol speelt. Denk maar aan smartphones, laptops, tablets, draadloze huishoudapparaten, accugereedschap en nog tal van andere producten.
