26 Feb 2013

IBM en PolyPlus: Elektrische auto die op lucht rijdt

lithium-air

Een elektrische auto die geen andere brandstof nodig heeft dat zuurstof? Lithium-air is een sprookje waar zelfs giganten als IBM in investeren en een bedrijf als Polyplus waanzinnige doorbraken bereikt.

Naast alle voordelen voor milieu en klimaat, heeft de elektrische auto twee probleempjes. De Lithium-ion batterijen moeten regelmatig opgeladen worden. En ze maken de auto overdreven zwaar.

Al bij het begin van de speurtocht naar goede batterijen, was er een andere techniek, gebaseerd op een reactie van lithium met lucht: lithium-air. Inmiddels heeft IBM een techniek in huis waarmee een auto meer dan 500 kilometer kan rijden.

Het is niet het enige bedrijf dat investeert in deze toekomstige droomoptie. Zelfs de Amerikaanse overheid heeft er geld voor over. Er zijn 66 subsidies uitgeloofd ter waarde van 130 miljoen dollar voor innovaties die voor een transformatie in het energiegebruik kunnen leiden.

Niet minder dan 4,5 miljoen dollar, het grootste stuk uit deze taart, ging naar het bedrijf PolyPlus in Berkeley, in de staat Californië. Het is een klein bedrijf, waar slechts dertig mensen werken, maar er wordt al sinds 1990 baanbrekende research gedaan naar ‘protected lithium electrodes’. Door het brandbare lithium met een laagje keramiek te bedekken kan zuurstof en zelfs water (zeewater) passeren, zonder dat er ongelukken gebeuren. Door de keramiek functioneren de membramen als de kieuwen van een vis. PolyPlus kan op basis van deze techniek al een werkende batterij tonen die ‘1.300 watt-hours' per kilogram aan elektriciteit kan leveren. Dat is drie keer zoveel als het theoretische maximum van de lithium-ion batterij.

En zo veilig zijn deze batterijen nu ook weer niet. In de nieuwste Boeing 787 Dreamliner zorgden ze voor vuur aan boord, waardoor alle vijftig vliegtuigen aan de grond kwamen te staan voor extra onderhoud. De lithium-ion staan gemaximeerd op 400 ‘watt-hours’ per kilo aan opgeslagen elektriciteit. Dit maakt het pakket batterijen in elektrische auto’s heel zwaar, wanneer er meer dan 120 kilometer mee gereden moet worden, maar ook heel duur. Nu al gaat 40 procent van de nieuwwaarde van een elektrische auto in de prijs van de batterijen zitten.

Net als met de lithium-ion technologie wil ook PolyPlus eerst de consumentenmarkt verkennen, voordat er aan het grote werk begonnen wordt. Later, als de cyclus van opladen sneller is, willen de Amerikaanse uitvinders de automarkt op. Als alles volgens planning gaat, zullen dan de eerste auto’s op zuurstof  de garage uitrijden, zonder ooit nog een keer te hoeven tanken.

Website van het bedrijf Polyplus

Achtergrondartikel in The Economist

Achtergrond over de techniek van Berkeley Universiteit