De lithium-ion accu, goudmijn voor de toekomst?

In onze vorige blogpost hebben we het fenomeen “elektrisch rijden” besproken. Vandaag staat een belangrijk onderdeel hiervan op de planning, namelijk de accu. Of specifieker gezegd: de lithium-ion accu.

Ook de lithium-ion accu vormt een goede basis voor een mooi verkooppraatje. Heeft u een lege batterij? Pak uw lader erbij en binnen een mum van tijd is de accu opgeladen. Super makkelijk, lekker goedkoop en ook nog eens goed voor het milieu. De kern van dit verhaal klopt, echter zijn er helaas maar weinig mensen bekend met het gevaar van een lithium accu wanneer deze verkeerd wordt gebruikt.

Het internet zegt over de lithium accu het volgende: een lithium-ion accu is een batterij waarbij ionen van de batterij verschuiven van negatieve electrode, naar positieve electrode en vice versa. Deze accu’s hebben een hoge energiedichtheid (hoeveelheid energie per massa of volume eenheid), een geringe zelfontlading en hebben geen geheugen effect.

In normale consumenten taal: een accu die vaak gebruikt wordt in consumenten elektronica (te denken aan telefoons, mp3’s, elektrische auto’s etc.), die men zelf kan opladen wanneer deze leeg is.

Aan de hand van een aantal stellingen (door experts geformuleerd) zullen we de verschillen tussen de lithium-ion en de lood-zwavelzuur accu proberen duidelijk te maken:

Stelling 1: Lithium-ion accu’s hebben een hogere energiedichtheid
Er zit inderdaad een kern van waarheid in deze stelling. Lithium-ion accu’s zijn veel lichter dan lood-zwavelzuuraccu’s. Hierdoor heeft een Lithium-ion accu in beginsel een hogere energiedichtheid en kan dieper ontladen worden.

Stelling 2: Lithium-ion accu’s hebben een geringere zelfontlading
Een lithium-ion accu mag nooit meer dan 4.2 volt worden opgeladen. Wanneer dit wel gebeurd kan de accu in het ergste geval ontploffen met alle gevolgen van dien. Kun je je de Samsung Note 7 van vorig jaar nog herinneren? De nieuwe telefoon van Samsung die regelmatig ontplofte? (TIP: op youtube kun je hier verschillende spectaculaire video’s over vinden!) Hierdoor heeft een lithium-ion accu als nadeel dat het een geïntegreerd regelsysteem nodig heeft om dit probleem tegen te gaan. Daarentegen mag een lithium-ion accu ook nooit te diep ontladen worden. Een regelsysteem zorgt ervoor dat de accu bij een spanning van 3 volt dit niet gebeurd (tot een minimum van 2.7).

Stelling 3: Lithium-ion accu’s hebben een langere levensduur
De gemiddelde levensduur van lithium-ion accu wordt geschat op 3 jaar. Uit ervaring kunnen wij stellen dat onze lood-zwavelzuur accu’s deze levensduur evenaren. Een nadeel van de lithium-ion accu is namelijk dat deze continu inlevert op haar kwaliteit, ook als deze niet gebruik wordt. Dit verlies wordt ook alsmaar groter bij hogere temperaturen. Daarbij komt ook nog eens dat de levensduur van de accu sterk afhankelijk is van de mate van laden en ontladen. Zie figuur 1 voor de relatie tussen ontladen van de capaciteit en het aantal cycli en figuur 2 voor de kenmerken van de levenscyclus van een lithium-ion accu bij een temperatuur van 25 graden.

Stelling 4: Lithium-ion accu’s zijn veel milieuvriendelijker
Je hebt vast wel eens gehoord dat lithium (het belangrijkste onderdeel van de lithium-ion accu) niet aan bomen groeit. Deze stof wordt namelijk gewonnen, wat inhoudt dat het uit de grond komt. Lithium wordt gewonnen uit de zogenaamde lithiummijnen. Deze zijn o.a. te vinden in Argentinië, het noorden van Chili en in Bolivia. Deze mijnen liggen opgeslagen in de enorme zoutvlaktes die op hun beurt verschillende mijnbouwbedrijven aantrekken.

Lithium wordt gezien als de manier om ons (vermeende) vervuilde transport te verduurzamen. Dit komt doordat lithium wordt onttrokken uit de grond door middel van verdamping, waardoor er weinig chemicaliën worden gebruikt. Toch is de winning van deze stof een milieuonvriendelijk proces, dat vooral de lokale leefomgeving op zijn kop zet. Zo heerst er bijvoorbeeld het verhaal over de inheemse bewoners van de Andes die hun leefomgeving vernietigd zien worden voor de winning van lithium en er niets voor terugkrijgen. Ook weet men nog niet hoe ze de lithium-ion accu op een milieuvriendelijke manier kunnen recyclen, dit in tegenstelling tot de lood-zwavelzuur accu.

Tja, welke accu is nu beter? Dit is lastig vast te stellen en zal een gevalletje worden van ‘’de tijd zal het leren’’. Kijk de lood-zwavelzuur accu bestaat al ontzettend lang, waardoor we heel veel over dit product weten. Vroeger werd er nog wel eens gezegd dat deze zeer milieuonvriendelijk is en slecht voor de gezondheid. Toch blijkt uit dieper onderzoek dat dit allemaal wel meevalt. Hier zal in een latere blogpost dieper op worden ingegaan. Daarbij heeft een lood-zwavelzuur accu de volgende voordelen:

+  Lood is volop beschikbaar
+  Lood is relatief goedkoop
+  Er is een uitstekende infrastructuur voorhanden
+  Prijs is vaak 20-25% van een Lithium-ion accu