Nieuwe generatie batterijen voor Franse elektrische auto’s

Marloes van Put, IA Parijs

Toekomstige markt elektrische voertuigen
De cijfers liegen er niet om. Met een afname in productie van maar liefst 22,0% in de periode 2007-2011, heeft de Franse automotive sector sterk te lijden onder de economische crisis. Om ervoor te zorgen dat de Franse automobielindustrie overeind blijft moet er flink worden geïnvesteerd in R&D om zo de concurrentie met het buitenland aan te kunnen gaan. Eén van de onderwerpen waar veel aandacht naar uitgaat vanuit de Franse overheid en Franse fabrikanten is de ontwikkeling van elektrische auto’s. In 2009 heeft de overheid een plan gelanceerd om de ontwikkeling van elektrische en hybride auto’s (ook wel “véhicules décarbonés” genoemd) te bevorderen. De doelen van dit plan: het bevorderen van onderzoek en het opzetten van bedrijven, het stimuleren van de vraag en het implementeren van een gedegen oplaadstructuur. Mede dankzij deze maatregelen rijden er in Frankrijk rijden vanaf 2020 naar verwachting zo’n twee miljoen elektrische en hybride auto’s rond.

Naast de Franse overheid steken vooral de autofabrikant Renault en de batterijenproducent Saft veel geld in de ontwikkeling van batterijen voor EV’s (Elektrische Voertuigen). De autofabrikant Mia Electric en de Bolloré Group, producent van de BlueCar, nemen een kleiner aandeel voor hun rekening.

CEA en Renault partnership batterijenonderzoek. Bron: CESA Automotive Electronics

CEA en Renault partnership batterijenonderzoek. Bron: CESA Automotive Electronics

Renault-CEA partnership voor batterijenonderzoek
Renault is in 2010 een partnership aangegaan met het CEA (gerenommeerd Frans publiek onderzoekscentrum op het gebied van energie) met als doel samen batterijen voor EV’s te ontwikkelen en testen. Momenteel werken er zo’n 200 man binnen het CEA-Renault batterijenconsortium, waarvan 2/3 van het CEA en 1/3 van Renault. Het onderzoek wordt uitgevoerd in Grenoble (CEA), Saclay (CEA) en in het Technocentre van Renault in Guyancourt. Inmiddels heeft Renault meerdere elektrische automodellen in de verkoop. Na de Kangoo en de Fluence zijn in het afgelopen anderhalf jaar ook de Twizy en de ZOE in de verkoop gegaan. Renault voorspelt voor elektrische auto’s een marktaandeel van 10% in 2020.

Saft: Le champion français des batteries
Saft is een Franse multinational die allerlei soorten batterijen produceert voor allerlei verschillende markten, dus niet alleen voor elektrische auto’s. Het bedrijf heeft haar belangrijkste onderzoeksfaciliteiten in Bordeaux en daarnaast een kleinere R&D afdeling in de Verenigde Staten. In november vorig jaar werd bekend dat Saft een deal van 1 miljoen euro heeft gesloten met de treinfabrikant Bombardier Transport, om 26 regionale treinen te voorzien van nikkel-cadmium batterijen. In het geval van een stroomstoring zorgen Safts Ni-Cd batterijen ervoor dat de noodsystemen van de treinen blijven functioneren.

Saft is ook één van de achttien partners in een Europees onderzoeksproject genaamd Helios: High Energy Lithium IOn storage Solutions. Binnen dit project, dat overigens door Renault geleid wordt, wordt gewerkt aan het betrouwbaarder maken van huidige lithium-ion technologieën. Alle batterijen die tijdens het project onder de loep worden genomen worden door Saft geleverd.

Hybrid Air technologie van PSA. Bron: CarAdvice.com.au

Hybrid Air technologie van PSA. Bron: CarAdvice.com.au

PSA Peugeot Citroën gaat voor Hybrid Air technologie
Opvallend is dat de Franse autofabrikant PSA Peugeot Citroën duidelijk een andere strategie heeft gekozen. In plaats van in te zetten op batterijontwikkeling, gaat PSA Peugeot Citroën voor haar eigen ontwikkelde ‘hybrid air’ technologie. Deze innovatieve technologie werd begin dit jaar onthuld op het Automotive Design Network in Vélizy. ‘Hybrid air’ combineert een normale verbrandingsmotor met aandrijving op perslucht, waardoor het brandstofverbruik aanzienlijk verminderd wordt.  De merken Peugeot en Citroën zullen beide in 2016 modellen op de markt brengen die zich voortbewegen dankzij deze combinatie van benzine en lucht.

Franse onderzoek goed georganiseerd
Binnen Frankrijk is de belangrijkste organisatie rondom batterijenonderzoek het ‘Reseau National sur le Stockage Electrochimique de l’energie’, afgekort met RS2E. Dit platform brengt alle Franse partijen die iets te betekenen hebben op het gebied van batterijenonderzoek bij elkaar. Het RS2E netwerk staat onder leiding van het LRCS laboratorium uit Amiens, een laboratorium dat niet persé bekend is vanwege zijn grootte (er werken in totaal zo’n 75 man), maar wel vanwege de hoge kwaliteit van het batterijonderzoek dat er plaatsvindt. Bovendien werd het lab van 1995 tot 2008 geleid door de beroemde Franse onderzoeker Jean-Marie Tarascon. Andere Franse laboratoria die bekend staan om hun batterijenactiviteiten zijn o.a. het ICMCB (Bordeaux), CIRIMAT (Toulouse), IMN (Nantes), IS2M (Mulhouse), LCMCP (Parijs), ICG-AIME (Montpellier), ICR & MADIREL (Marseille) en CEMHTI (Orléans).

Van RS2E zijn echter niet alleen laboratoria lid maar ook veel industriële partijen, zoals EADS Astrium, EDF, PSA, Renault, Saint-Gobain, Total, Solvay en Saft. Door de goede relaties tussen de partners van het netwerk kunnen onderzoeksprojecten gemakkelijk opgezet worden en lukt het vaak snel om de financiering rond te krijgen.

Naast het nationale RS2E netwerk bestaat er ook een breder Europees netwerk: Alistore. Dit netwerk heeft 23 leden door heel Europa, maar aangezien het oorspronkelijk vanuit Frankrijk is opgezet is het grootste deel van de partners Frans. Alistore wordt geleid door het CIRIMAT laboratorium uit Toulouse en heeft net als het RS2E veel industriële partners. Vanuit Nederland is de TU Delft lid van Alistore. Vanuit Duitsland is er geen enkele partij lid van Alistore omdat er binnen Duitsland een eigen netwerk bestaat.

Sodium-ion cel. Bron: Kim et al. (2012)

Sodium-ion cel. Bron: Kim et al. (2012)

Onderzoek verschuift van lithium-ion naar sodium-ion
Het type batterij waar de afgelopen jaren de meeste R&D aandacht naar toe ging was, ook in Frankrijk, de lithium-ion batterij. Veel Franse laboratoria zijn echter van mening dat de maximale performance met lithium-ion batterijen inmiddels bijna behaald is. Er vallen geen grote klappen meer te verwachten in de komende jaren. Het onderzoek begint daarom te verschuiven naar nieuwe technologieën, zoals lithium-lucht en sodium-ion.

In Japan, China en Korea investeert de industrie al jaren in sodium-ion technologie, maar in Frankrijk kijkt de industrie voorlopig nog de kat uit de boom. De Franse laboratoria verschuiven al wel steeds meer van hun activiteiten richting de natrium-ion technologie kant. Ook de focus van de netwerken RS2E en Alistore verschuift steeds meer van lithium-ion naar sodium-ion. De voorspellingen zijn dat een sodium-ion batterij een goedkopere en duurzamere manier van energieopslag kan bieden dan een lithium-ion batterij.

Eerste prototypes sodium-ion over drie jaar
De ontwikkeling van lithium-ion batterijen heeft ongeveer twintig jaar in beslag genomen. Het sodium-ion onderzoek is nu pas net van start gegaan, dus het zal nog even op zich laten wachten voordat er daadwerkelijk auto’s op sodium-ion batterijen rond rijden. Wel verwachten onderzoekers dat het sneller zal gaan dan twintig jaar, omdat veel kennis uit het lithium-ion onderzoek toepasbaar is op sodium-ion batterijen. De eerste sodium-ion batterij prototypes worden over zo’n drie jaar verwacht.

Het dient overigens gezegd te worden dat sodium-ion slechts één van de vele mogelijkheden is als we het hebben over toekomstige batterijtechnologieën voor EHV’s. Andere technologieën waar ook in Frankrijk aan gewerkt wordt zijn bijvoorbeeld lithium-lucht, magnesium-ion, supercondensatoren, enzovoorts.

Bronnen:

–          La sécurité des véhicules électriques, INERIS Magazine, September 2012
–          Saft fournit les batteries de secours pour les trains de Bombardier, L’Usine Nouvelle N°3306, 8 November 2012
–          The French Automotive Industry, Analysis and Statistics 2012, Comité des Constructeurs Français d’Automobile
–          Franse automotive sector wil aan de top blijven met elektrische auto’s, NOST France, 25 juli 2012
–          PSA Peugeot Citroën lance la bataille véhicules hybrides low cost, Les Echos, 23 januari 2013
–          http://www.saftbatteries.com
–          http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery
–          http://www.cea.fr/technologies/renault-et-le-cea-poursuiventleur-contrat-de-co-85612
–          http://www.groen7.nl/psa-hybrid-air-een-hybride-op-benzine-en-lucht/
–          Interviews CIRIMAT, LRCS, ICMCB

%d bloggers liken dit: