Elektrische batterijen

Batterijen

Bij een batterij wordt, tijdens het opladen, elektrische energie in de batterijcel chemisch opgeslagen. Wordt er energie aan de batterij onttrokken dan wordt deze chemische energie weer omgezet in elektrische energie, totdat alle energie verbruikt is. De batterij is dan leeg en moet opnieuw met elektrische energie worden opgeladen.

De lithiumbatterij

Zowel voor opslag in elektriciteitsnetwerken als in elektrische auto's worden hoofdzakelijk lithium batterijen gebruikt. In elektrische auto's worden vooral lithiumbatterijen gebruikt omdat deze een hoge capaciteit bij een relatief laag gewicht hebben. Lithium is vrijwel overal op aarde te vinden: in gesteente, klei en zout water. Ongeveer de helft van de potentiële lithiumreserves liggen in Zuid-Amerika. Daarnaast liggen er onder andere lithiumvoorraden in Amerika, Australië en Europa. De kosten van een lithiumbatterij zijn de laatste jaren aanzienlijk gedaald, was in 1992 de prijs 6035 dollar per kilowattuur, in 2016 was dat gedaald tot 330 dollar. De figuur geeft de daling van de kostprijs van een lithium-ion batterij vanaf 2013 en de verwachting tot 2035 [RVO].

Verwacht wordt dat in 2030 de prijs is gedaald tot 64 dollar per kWh. Tegelijkertijd is de energiedichtheid van de batterij gestegen van 213 wattuur per liter in 1991 naar 721 in 2018. De huidige energiedichtheden liggen rond de 840 Wh/liter (300 Wh/kg). Sinds 2015 is het productievolume van batterijen sterk toegenomen. Verwacht wordt dat het volume in 2030 is verdrievoudigd [RVO], [Volkskrant], [Wikipedia].

Ontwikkelingen in batterijen

Alternatieve batterijen

Het bedrijf Battolyser Systems ontwikkelt een batterij, de Battolyser, die naast het opslaan van elektrische energie ook waterstof kan produceren. De Battolyser slaat elektrische energie op. Wanneer de batterij vol is, stopt de batterij met laden en gaat in plaats daarvan waterstof produceren. Het principe is gebaseerd op de Edison batterij bestaande uit nikkel en ijzer. Een nadeel van deze batterij was dat tijdens het laden waterstof werd gevormd. Maar dit nadeel is nu een voordeel. Een ander nadeel is dat de batterij relatief zwaar is. Een voordeel is dat de gebruikte materialen nikkel en ijzer in overvloed aanwezig zijn en dat de batterij een hogere efficiëntie heeft van ongeveer 75%. In 2024 wordt de eerste commerciële batterij geleverd [Volkskrant].

Anode in lithiumbatterijen. De anode is het onderdeel van de batterij waar lithiumionen worden verzameld. Deze anode bestaat in lithiumionbatterijen tot nu toe uit grafiet; echter silicium kan veel meer lithiumionen bergen en dat betekent meer energieopslag. De technologie van de siliciumanoden heeft een aantal voordelen ten opzichte van grafiekelektroden. Onder andere is er in plaats van 4 bewerkingstappen maar één bewerking nodig en de productie vraagt veel minder energie. Het Nederlandse bedrijf LeydenJar heeft een batterij ontwikkeld met als anode poreus silicium, in plaats van grafiet. De batterij kan 50 tot 70% meer energie opslaan en de energiedichtheid is met 1350 Wh/liter bijna twee keer hoger dan de 721 Wh/liter van een conventionele lithiumionbatterij. Elektrische auto's kunnen dan bijna twee keer zo ver rijden dan met een gewone accu of de batterij kan kleiner worden voor dezelfde afstand, waardoor het gewicht van de auto omlaag gaat. LeydenJar heeft een fabriek gebouwd, met een productiecapaciteit van 70 MWh per jaar, voor de productie van siliciumanodes: Plant One. Een batterij met de siliciumelektrodes kan nu ongeveer 700 keer worden opgeladen, genoeg voor toepassingen in de consumentenelektronica. Het bedrijf richt zich daarom eerst op dit type batterijen. De nu geproduceerde anodes worden geleverd aan een grote Chinese fabrikant van batterijen voor consumentenelektronica, High Power. Die bouwt de anodes in lithiumionbatterijen in. In een later stadium gaat ook geleverd worden aan de auto-industrie, daarvoor moet de batterij duizend keer kunnen worden opgeladen. De productiecapaciteit van de fabriek moet dan omhoog naar 10 GWh per jaar [Volkskrant].

Beschermlaag rond anode en de kathode. Onderzoekers van TU Delft hebben een techniek bedacht waarmee een batterij langer meegaat. Tussen het elektrolyt en de anode en kathode zit een beschermlaagje, dat de elektronen moet tegenhouden, maar de lithiumionen doorlaten. Door het laden en ontladen raakt het laagje beschadigd, daardoor daalt de batterijcapaciteit. De onderzoekers van TU Delft hebben zouten toegevoegd aan het elektrolyt. Die zorgen dat de vorming van het beschermlaagje beter verloopt, waardoor door batterij langer meegaat [Volkskrant].

Alternatief voor lithiumbatterijen; natrium-zwavel en natrium-aluminium-ijzer. Lithium is relatief kostbaar. Een vervanger van lithium is natrium. Natrium is op veel meer plaatsen te vinden dan lithium. Daarnaast is natrium goedkoper en minder milieubelastend te winnen dan lithium. Naast batterijen gebaseerd op lithium worden er daarom ook natrium-zwavel-batterijen gebruikt in opslagsystemen. Delftse onderzoekers hebben een kathode ontwikkeld die geschikt is om natrium te gebruiken in plaats van lithium. Het Amerikaanse bedrijf Natron Energy is, met een eerste fabriek, de massaproductie gestart van zoutbatterijen. De zoutbatterij gebruikt zout (natrium), aluminium en ijzer als materialen. De voordelen van de batterij zijn; hij gaat mogelijk 20 tot 40% langer mee en kan sneller worden opgeladen dan een lithium batterij. Een nadeel is dat de energiedichtheid van de batterij lager is dan van een lithium batterij. De batterij leent zich daardoor niet zozeer voor elektrische auto's maar vooral voor gebruik als batterij bij zonne- en windparken. [Volkskrant].

Batterijen in elektriciteitsnetwerken

In Nederland stonden er eind 2025 ongeveer 166.800 batterijsystemen met een totale opslagcapaciteit van 2900 MWh. Daarvan stond ongeveer 45% (1300 MWh) bij huishoudens, 21% (620 MWh) bij bedrijven en de rest 34% (980 MWh) waren grote batterijen in het elektriciteitsnet. De laatste 980 MWh bestond in 2024 voor ongeveer 620 MWh uit grote batterijen, met een capaciteit groter dan 1 MWh, bedreven door energiebedrijven met een totaal vermogen van 350 MW. Deze batterijen onttrokken 209 MWh aan het net en leverde 180 MWh terug [Volkskrant], [DNEResearch], [CBS Statline].

Bij Lelystad heeft Gigastore twee batterijen staan. In 2018 werd de eerste, Rhino, in gebruik genomen met een vermogen van 12 MW en een capaciteit van 7,5 MWh. In 2021 volgde de tweede, Buffalo, met een vermogen van 25 MW en een capaciteit van 48 MWh. Verder heeft Giga Storage batterijen staan in Amsterdam (Giraffe en Lion elk 10 MW, 47 MWh). Giga Storage bouwt, op de plaats waar vroeger de aluminium smelter van Aldel stond, een grote batterij, Leopard, met een vermogen van 300 MW en een capaciteit van 1,2 GWh. Het project kost 300 miljoen euro en moet in 2027 operationeel zijn. In 2023 werd een, door de laadpalenfabrikant Alphen en het opslagbedrijf Semper Power gebouwde, batterij in Vlissingen in gebruik genomen met een vermogen van 30 MW en een capaciteit van 68 MWh. Semper Power heeft daarna nog een batterij in Vlissingen geplaatst (30 MW, 63 MWh) en een in Terneuzen (9,3 MW, 9,9 MWh). Ook in Vlissingen bouwt het energieopslagbedrijf Lion-Storage, voor 250 miljoen euro, een batterijsysteem, Mufasa genaamd, met een vermogen van 364 MW en een capaciteit van 1457 MWh. Het systeem moet in 2027 gereed moet zijn. De komende jaren wordt nog eens 5 GW aan batterijen bij gebouwd, ruim een derde van de maximale elektriciteitsvraag van rond de 14 GW. In totaal zijn er plannen van opslagbedrijven om nog eens voor 42 GW aan batterij-opslagsystemen neer te zetten. Ook elders in de wereld zijn grote batterijsystemen in aanbouw, bijvoorbeeld in New York een systeem van 56 MW en 123 MWh. Wereldwijd stond er in 2025 rond de 672 GWh aan opslagcapaciteit; in China 379 GWh, in de verenigede Staten 142 GWh, in de Europese Unie 91 GWh en in Nederland 3 GWh [DNEResearch], [Convergent], [Volkskrant].

Autobatterijen in elektriciteitsnetwerken

Een nieuwe elektrische auto van Renault, de Renault 5, kan worden gekoppeld aan het elektriciteitsnet en kan op die manier bijdragen aan de stabiliteit van het net. Een proef in Utrecht, waar ongeveer 150 elektrische Renaults aan het net werden gekoppeld, had een positief effect op het verminderen van de netcongestie [Volkskrant].

Ontwikkelingen in batterijen voor transport

De Europese industrie loopt achter met de productie van batterijen voor transport. De Zweedse batterijproducent Northvolt heeft faillissement aangevraagd en stopt in 2025 met de productie van batterijen in Zweden. Het bedrijf onderging tegenslagen bij het op gang krijgen van de grootschalige productie van batterijen. Daarnaast ontstonden problemen door de afname van de verkoop van elektrische auto's en de concurrentie van Chinese batterijfabrikanten. De Europese Commissie maak de komende twee jaar 2,1 miljard euro vrij om de achterstand op het gebied van batterijproductie in te lopen [Volkskrant].