Teun Schröder
07 februari 2024, 11:56

Brandveiligere batterijen dankzij hittebestendig elektrolyt

Wetenschappers hebben een oplossing bedacht om de brandveiligheid van batterijen in bijvoorbeeld elektrische auto’s te vergroten. Door bepaalde materialen in de elektrolyt te vervangen door stoffen die ook in brandblussers zitten, vliegt een batterij veel minder snel in brand.

Getty Images 1864935940 Batterijen in elektrische auto's kunnen na een botsing vlam vatten. | Credits: Getty Images

De elektrolyt is de substantie waar de elektrische lading doorheen beweegt en de twee elektroden van een batterij, de anode en kathode, aan elkaar verbindt. De conventionele elektrolyt bestaat uit lithiumzout en een organisch oplosmiddel, beide relatief snel ontvlambare materialen. In het geval van ongelukken waarbij een elektrische auto betrokken is, kan een batterij soms wel uren branden. Niet voor niets hebben sommige autogarages een dompelbad waar gehavende elektrische auto’s uren in ondergedompeld kunnen worden.

Materiaal in brandblussers

Wetenschappers, verbonden aan de School of Phyiscs and Electronics in China, ontwikkelden een samenstelling van stoffen die hetzelfde werk doet als een elektrolyt, maar bestaat uit materialen die brandwerend zijn. Ze vonden deze materialen in een gefluoreerde vloeistof en een niet-polair oplosmiddel die bijvoorbeeld worden gebruikt in brandblussers. Deze stoffen werden zo aangepast dat ze functioneerden als elektrolyt die onbrandbaar, hittebestendig en toepasbaar is in verschillende batterijen.

Temperatuurverschil

De onderzoekers testten hun batterijen in het laboratorium onder verschillende omstandigheden. Hun elektrolyt werkte goed onder extreme temperaturen, reikend van min 75 tot plus 80 graden Celsius. Ook ontdekten ze dat hun batterij warmte wegleidde, waardoor interne branden effectief werden geblust.

Spijkertest

Daarnaast onderwierpen ze hun batterijen aan de spijker-penetratietest, een gebruikelijke methode om de veiligheid van lithium-ionbatterijen te beoordelen. Hierbij wordt een roestvrijstalen spijker door een opgeladen batterij geslagen waarna door kortsluiting een brand of explosie kan ontstaan, vergelijkbaar met wat er kan gebeuren bij een auto-ongeluk. De batterij van de wetenschappers doorstond deze test. Bij het inslaan van de spijker ontstond geen vlam.

Duurzamer en betaalbaarder

Ondanks de goede resultaten stuitten de onderzoekers ook op een aantal uitdagingen. Hun elektrolyt bevatte de relatief kostbare grondstoffen fluor en fosfor. Deze stoffen kunnen ook schadelijk zijn als ze in het milieu terechtkomen. In de volgende fase van het onderzoek willen de wetenschappers dus op zoek naar duurzamere en betaalbaardere alternatieve voor hun onbrandbare elektrolyt.

Lees ook:

Changemaker Danny Benima (CFO bij Stedin): 'Hoe eerder we voorop lopen in de energietransitie, hoe meer uitstoot dat scheelt'

Hoe probeer je als CFO van Stedin bij te dragen aan verduurzaming? “Voor mij ligt daar de waarom-vraag aan vooraf. Waarom zet ik me in voor de energietransitie? Het is belangrijk er eerst achter te komen wat je als persoon drijft. Als je dat weet, slaag je erin een organisatie mee te krijgen. Ik heb daarom lang over die vraag nagedacht. Voor mij zit die drive in invloed en verantwoordelijkheid. Beide heb je als CFO van Stedin. Ik merkte dat er veel passie en energie vrijkwam toen dat besef echt indaalde. Stedin is de spin in het web van de energietransitie. In de praktijk betekent het dat je continu op zoek bent naar onderdelen waar je duurzame stappen kunt zetten. Dat kan gaan om de verduurzaming van een kantoorpand of het contact zoeken met nieuwe leveranciers. Maar daar hoort ook het opzetten van een campagne bij waarin we medewerkers stimuleren hun huis te verduurzamen, bijvoorbeeld met renteloze leningen voor warmtepompen, zonnepanelen en thuisbatterijen. Naast de eigen bedrijfsvoering valt de grootste duurzaamheidswinst te behalen als Stedin erin slaagt de energietransitie te versnellen door het aanleggen van kabels en leidingen en het plaatsen van elektriciteitstations.” Waarom koos je destijds voor de overstap naar Stedin? “Toen ik in 2019 van ingenieursbureau Arcadis kwam wilde ik meer maatschappelijk bezig zijn. Ik heb destijds echt onderschat hoe groot de impact van de energietransitie is. Vaak wordt over de energietransitie gepraat alsof het iets is dat zich buiten afspeelt. Maar bij Stedin zit het echt in de organisatie. Toen Stedin ongeveer 125 jaar geleden werd opgericht was dat nooit vanuit een duurzaamheidsoogmerk. Er moest gewoon energie van A naar B getransporteerd worden. Nu zijn we een bedrijf dat jaarlijks met 20 procent groeit en telkens antwoorden moet vinden op nieuwe vragen. De organisatie is voortdurend in beweging, dat maakt het heel interessant.” Hoe lukt het om intern draagvlak te creëren voor de energietransitie? “We hebben bijvoorbeeld een One Planet Academy opgericht. Hierbinnen organiseren we inspiratiesessies en opleidingsprogramma’s over duurzaamheid voor onze mensen. En we hebben voor het eerst dit jaar ESG-awards uitgereikt, waarbij we medewerkers nomineren op de drie onderdelen (environmental, social, governance, red.). Zo heeft dit jaar iemand gewonnen van de IT-afdeling die zich had verdiept in het energieverbruik van datacenters. Door hier beter op te letten konden we energie, en uiteindelijk ook kosten besparen.” Als CFO speel je waarschijnlijk vaker op het snijvlak van duurzaamheidswinst, snelheid en kosten. Heb je daar een voorbeeld van? “Die afweging wordt heel concreet bij een thema als stikstof. Als wij ergens een elektriciteitsstation bouwen, dan komt daar door werkverkeer CO2- en stikstofuitstoot vrij. Tegelijkertijd maakt zo’n station het mogelijk dat een hele wijk kan verduurzamen. Gaan we dan vertraging oplopen met bouwen tot we voldoende elektrisch materieel hebben zonder uitstoot? Op dat soort vragen hebben we besloten dat onze maatschappelijke taak eerst komt, en die ligt bij de snelheid waarmee we ons werk doen. Want hoe eerder we voorop lopen in de energietransitie, hoe meer uitstoot dat in zijn geheel scheelt. Daarbij valt onze eigen uitstoot door de bouw van zo’n elektriciteitsstation in het niet.” Wat voor duurzaamheidswinst hoop je in de komende jaren te maken? “Als doelstelling hebben we een CO2-reductie van 42 procent in 2030 ten opzichte van 2022. Het grootste en meest recente inzicht dat bij die doelstelling hoort, is dat de meeste milieu-impact zit in scope 2 (energieverbruik door ingekochte activiteiten) en scope 3 (energieverbruik van derden zoals klanten en leveranciers) en minder in scope 1 (eigen energieverbruik). Eigenlijk waren we onbewust onbekwaam. Stedin is hard bezig geweest met de elektrificering van het wagenpark en de aanleg van zonnepanelen op kantoren. Maar die impact is relatief klein. Zo’n 99,7 procent van onze footprint zit in het transport van aardgas naar consumenten en bedrijven. Van de 0,3 procent die overblijft, is 93 procent gerelateerd aan transportverlies; onder andere kleine gaslekkages die we voortdurend opsporen en dichten. Je kunt je dus voorstellen dat de footprint die daarna overblijft – zoals onze eigen mobiliteit en huisvesting – tot ver achter de komma ligt.” Hoe zorg je dat je mensen meekrijgt in de energietransitie die zich zaken als thuisbatterijen en zonnepanelen niet kunnen permitteren? "Veel van de gunstige regelingen om te verduurzamen zijn gericht op woningeigenaren. Dat kan niet iedereen zich permitteren. We komen voor iedereen op en proberen invloed uit te oefenen op de politiek. Zo moet de salderingsregeling er wat ons betreft zo snel mogelijk af. Nu zorgt deze regeling dat subsidie gaat naar de rijkere mensen die zonnepanelen kunnen betalen, terwijl iedereen voor de maatschappelijke kosten opdraait. Ook vraagt het om forse investeringen in netverzwaring omdat er sporadisch congestie ontstaat als mensen bij zon massaal energie terugleveren. Het is alsof je gratis auto’s uitdeelt en dan gek opkijkt dat er files ontstaan.” Welke snelle slag kan volgens jou gemaakt worden om netcongestie tegen te gaan? "We bouwen natuurlijk zo snel als we kunnen, maar dat gaat het probleem op korte termijn niet oplossen. Het meeste effect op de korte termijn sorteer je bij het gedrag van mensen. Uiteindelijk moeten we allemaal energie verbruiken als deze voorradig is. Zo hebben we de campagne zonwassen gelanceerd, waarbij we mensen vragen hun wasmachine te gebruiken als de zon schijnt. Dat is goed voor de portemonnee en werkt tegen netcongestie. En het is belangrijk dat we sturen op een systeem waarbij de vervuiler betaalt.” Met wie zou je graag intensiever willen samenwerken? “Voor Stedin zijn dat echt de aannemers met wie we werken. We hebben een enorme bak met werk te verzetten en kunnen autonoom niet sneller groeien dan we al doen. Jaarlijks groeit ons personeel met 20 procent. Neem daarbij het natuurlijk verloop en je werkt in feite elke vier jaar met een volledig nieuw bedrijf. Naast de eigen groei zijn de aannemers dus een belangrijke schakel om nog sneller te groeien. Een andere uitdaging zijn vergunningstrajecten bij bijvoorbeeld de bouw van een nieuw verdeelstation. Die doorlooptijd is nu veel te lang. Zelf kunnen we slimmer en sneller werken. Maar ook de samenwerking met provincies en gemeenten, die in feite ook onze aandeelhouders zijn, is cruciaal om de energietransitie te fixen.” Lees ook: Changemaker Johan Krijgsman (Waal) ontdekte dat houtbouw ook kan renderen: 'Ik ga dit groter maken'Changemaker Chantal Schrijver (EIB): 'We investeren alleen in bedrijven die duurzaam én innovatief zijn'Changemaker Quirine de Weerd (Lidl): ‘Verandering moet niet alleen vanuit de consument komen’De Changemaker-serie wordt mede mogelijk gemaakt door Vattenfall en Vlerick Business School.