Duurzame batterijen als krachtbron voor de energietransitie

Het Nationaal Groeifonds stimuleert het Nederlandse ‘ecosysteem’ voor batterijen met een programma van maar liefst 800 miljoen euro, met als doel een internationale speler te worden. RUG-hoogleraar Materiaalchemie Moniek Tromp is boegbeeld van dit programma dat de batterijen van de toekomst wil ontwerpen en bouwen.

Onderdelen zijn onder meer de ontwikkeling van nieuwe batterijen gemaakt via duurzame processen uit algemeen voorkomende materialen die lokaal te verkrijgen zijn. De focus ligt op batterijen die belangrijk zijn voor de Nederlandse economie, zoals voor zware transportvoertuigen en grootschalige energieopslag. In verschillende programmaonderdelen zal het consortium ook werken aan hergebruik en recycling van batterijen.

‘Batterijen zijn van vitaal belang voor de energietransitie’, zegt Tromp. Grote stationaire batterijen kunnen de verstopping op het energienetwerk opheffen, door energie op te slaan voor later gebruik. Dit maakt het ook mogelijk om groene energie van wind en zon te gebruiken voor de continue productie van waterstof. Batterijen voor drones of zware (landbouw)voertuigen zijn ook onderdeel van het programma. Het meeste geld zal naar bedrijven gaan, aangezien het Groeifonds bedoeld is om de Nederlandse economie de kans te geven om te groeien. Maar wetenschap is de sleutel tot innovatie, en daarom zijn universiteiten betrokken bij alle programmaonderdelen. Een apart fundamenteel onderzoeksprogramma zal komend voorjaar van start gaan. Aan de RUG zullen hieruit zo’n tien onderzoekers (promovendi en postdocs) worden aangesteld.

Nieuwe chemie

De sterke traditie in materiaalwetenschap en technologie in Nederland biedt de kans om een belangrijke rol te gaan spelen in het internationale ecosysteem rond batterijen, legt Tromp uit: ‘Kennis van materialen en ervaring daarmee is cruciaal om processen voor recycling te ontwikkelen, of compleet nieuwe typen batterijen die zijn gebaseerd op nieuwe materialen en technologie.’ De bedrijven in het consortium zullen zich bezig houden met het opschalen van nieuwe technologieën voor de markt, terwijl academici als Tromp en haar team zullen bijdragen met diepgaande studies, die inzicht bieden in hoe batterijcomponenten precies werken, of waarom ze stuk gaan. ‘Bovendien zijn de kennisinstituten cruciaal voor de eerste innovatiestappen die leiden tot duurzame recycling methoden en compleet nieuwe duurzame batterijen’, legt Tromp uit.

Ook op Europees niveau worden er stappen gezet om te komen tot een meer duurzaam en autonoom ecosysteem voor batterijen, onder meer via de Kritieke Grondstoffen wet en de Europese regels rond batterijen. Die schrijven voor dat nieuwe batterijen een bepaalde minimum hoeveelheid gerecyclede materialen moeten bevatten, en geeft richtlijnen voor de ontwikkeling van mogelijke nieuwe typen batterijen. Die zijn richtinggevend voor de verschillende onderzoeksprogramma’s in het Groeifonds.

Duurzaamheid

RUG-wetenschappers verrichten ook analyses van de levenscyclus van batterijen, om de impact van de productie van batterijen en het verwerken van afgedankte exemplaren in kaart te brengen. Het gaat om de lithiumbatterijen uit onze auto’s, fietsen en telefoons, maar ook de nieuwe typen zoals natrium-ion batterijen. Tromp: ‘Duurzaamheid staat centraal bij de Groeifondsen, dus we kunnen nieuwe typen batterijen alleen verder ontwikkelen wanneer ze echt duurzamer zijn dan de huidige lithium-ion batterijen, gemeten over de hele levenscyclus. We kijken naar de beschikbaarheid van de benodigde materialen en de duurzaamheid van de productiestappen, maar ook naar de kosten.’ Verder moeten nieuwe batterijpakketten zo worden ontworpen dat ze eenvoudig te recyclen zijn. ‘Dat is niet gebeurd voor lithium batterijen die we nu gebruiken, en dat is de reden waarom die zo moeilijk te recyclen zijn.’