32 T E C H N I S C H E
INFO
De geschikte batterijtechnologie voor uw toepassing Met het oog op de huidige klimaat- en milieuproblematiek, zal een doordachte combinatie van hernieuwbare energiebronnen en de elektrificatie van de transportsector cruciaal zijn voor onze toekomst. Als zodanig, zullen energieopslagsystemen ongetwijfeld een sleutelrol spelen in het energielandschap van de nabije toekomst. Decennia van onderzoek en innovatie op het gebied van energieopslag, waarin de onderzoeksgroep MOBI van de VUB een Europese sleutelrol speelt, heeft dan ook geleid tot een zeer brede waaier aan energieopslagtechnieken, die voornamelijk gedomineerd wordt door batterijtechnologie. De grote verscheidenheid en schaalbaarheid van batterijtechnologieën worden weerspiegeld in hun brede inzetbaarheid: gaande van draagbare elektronica, elektrische voertuigen, tot industriële nutsvoorzieningen. Maar deze verscheidenheid draagt ook bij tot onduidelijkheid en verwarring als het aankomt op het selecteren van het juiste type voor uw toepassing. In dit artikel illustreren we de verschillende types batterijen en hun vitale kenmerken, zodanig dat u in de toekomst zelf kan evalueren welke batterijtechnologie geschikt is voor uw volgend project.
De perfecte batterij bestaat (nog) niet Een batterijtechnologie die ideaal is voor alle toepassingen bestaat niet. Zodoende draait het bij het selecteren van de juiste batterij voor uw toepassing om de identificatie van de belangrijkste prestatieparameters en de afwegingen die daar tegenover staan. Een sprekend voorbeeld is de afweging tussen energiedichtheid en vermogensdichtheid. Hoge vermogensdichtheid wordt veelal verwezenlijkt door in alle onderdelen van de batterij de minimalisatie van de interne weerstand voorop te stellen.
Hiervoor wordt in Li-ion batterijen bijvoorbeeld het contact oppervlak van het actief materiaal en het aandeel geleidende additieven in de electrode verhoogd, wat een negatieve impact heeft op de energiedichtheid. Figuur 1 geeft de voornaamste prestatie parameters weer waarmee rekening dient gehouden te worden tijdens de keuze van de batterij, waarvan we hieronder de voornaamste verder uitlichten.
De belangrijkste prestatie parameters Zoals al aangehaald, is een van de voornaamste afwegingen die gemaakt moet worden die van energiedichtheid versus vermogensdichtheid. Dit wordt geïllustreerd in figuur 2 voor de meest voorkomende batterijtechnologieën door middel van een Ragone grafiek, waar de vermogensdichtheid (W/kg) wordt uitgezet in functie van de energiedichtheid (Wh/kg). Zo ziet men dat lithium-ion als de meest veelbelovende batterijtechnologie naar voor komt, met zijn uitermate brede bereik. Dit is te wijten aan de uiteenlopende mogelijke chemische samenstelling van Li-ion batterijen die elk type zijn unieke eigenschappen geeft. De Ragone grafiek geeft een elementaire vergelijking weer, maar toont echter niets over de prestaties bij verschillende gebruiksomstandigheden. Een gedetailleerde weergave van de informatie gebaseerd op het verloop van zowel de openklemspanning,
Figuur 1: Afweging van de belangrijkste prestaties parameters voor batterijtechnologie. Aangepast van https://www. dfrsolutions.com/blog/how-to-select-the-right-battery-for-yourapplication-part-1-battery-metric-considerations
Figuur 2: Ragone grafiek van de meest voorkomende batterijtechnologie, aangepast van https://commons.wikimedia. org/wiki/File:Ragone-Diagramm.svg
