De harde waarheid over solid-state productie

Op een persbijeenkomst in de nieuwe fabriek in Lansing, Michigan, deelde LG Energy Solution (LGES) een ongemakkelijke boodschap: de massaproductie van solid-state batterijen voor elektrische auto's blijft een brug te ver. Robert Lee, president van LGES Noord-Amerika, stelde dat het probleem niet de technologie zelf is, maar het schaalbaar maken ervan. Kleine cellen zijn haalbaar, maar grote formaten voor autotoepassingen laten vrijwel alle fabrikanten worstelen.

Deze constatering is opmerkelijk omdat LGES een van 's werelds grootste batterijproducenten is, met klanten als Tesla, General Motors en Hyundai. Als deze speler de uitdaging niet aankan, zegt dat veel over de rest van de industrie.

Smartphones eerder dan auto's

Lee verwacht dat solid-state batterijen eerst doorbreken in consumentenelektronica. "Je ziet ze waarschijnlijk een decennium eerder in je smartphone dan in een EV", aldus de topman. Andere toepassingen die voorrang krijgen zijn drones en mogelijk zeer gespecialiseerde performance-EV's met kleine productieaantallen.

De reden is technisch: solid-state cellen — waarbij de vloeibare elektrolyt is vervangen door een vaste stof — beloven hogere energiedichtheid, betere thermische stabiliteit (lees: vrijwel geen brandgevaar) en bliksemsnelle laadtijden. Maar die voordelen gelden vooral in compacte vorm. Opschalen naar de honderden kilowatturen die een moderne EV nodig heeft, vereist productieprocessen die nog niet bestaan.

Welke merken testen al?

Dat betekent niet dat er niets gebeurt. Verschillende fabrikanten en startups brengen solid-state technologie van het lab naar de weg:

  • Mercedes-Benz reed vorig jaar ruim 1.200 km op één lading met een prototype EQS, uitgerust met een semi-solid-state batterij van het Amerikaanse Factorial Energy
  • BMW test een volledig solid-state pack van Solid Power (Colorado) in een prototype van de i7
  • Stellantis experimenteert met een semi-solid-state pack in de Dodge Charger Daytona EV

In China loopt de ontwikkeling mogelijk nog sneller. Verschillende fabrikanten mikken op pilotprogramma's in 2027, met bredere inzet eind dit decennium. Een recente test leverde een solid-state batterij op met meer dan 1.000 km bereik, mogelijk bestemd voor Volvo-modellen. Of deze tijdlijnen haalbaar zijn, is mede gezien de LGES-waarschuwing de vraag.

LGES zet in op verbeterde lithium-ion en natrium-ion

Tot solid-state echt doorbreekt, investeert LGES in tussenstappen. Samen met General Motors ontwikkelt het lithium-mangaan-rijke (LMR) batterijen. Deze cellen gebruiken aanzienlijk minder nikkel en kobalt — dure en milieubelastende grondstoffen — en vertrouwen meer op mangaan, dat ook in de VS verwerkt kan worden.

GM belooft dat LMR-batterijen vanaf 2028 de full-size trucks en SUV's van het merk aandrijven, met meer dan 640 km bereik tegen kosten vergelijkbaar met goedkopere LFP-cellen (lithium-ijzerfosfaat). Dat zou een significante doorbraak betekenen voor de prijs-kwaliteitverhouding in het zwaardere Amerikaanse EV-segment.

Daarnaast werkt LGES aan natrium-ionbatterijen, met een pilotprogramma voor energieopslagsystemen (ESS). Natrium-ion is goedkoper en onafhankelijker van lithiumvoorraden, maar biedt momenteel lagere energiedichtheid — vandaar de focus op stationaire opslag eerst. Concurrent CATL is hierin al verder met commerciële toepassingen; GM kondigde eveneens natrium-ion ESS-batterijen aan voor eind dit decennium.

Verder bereidt LGES de productie voor van nieuwe 46-serie lithium-ion cellen in de aankomende gigafactory in Arizona. Deze grotere cilindrische cellen zijn beter geschikt voor structurele batterijpacks — waarbij de batterij onderdeel van het chassis is — en moeten uiteindelijk 10-minuten laadtijden en verbeterde veiligheid mogelijk maken.

Wat betekent dit voor EV-kopers?

Voor wie nu een elektrische auto overweegt, verandert er weinig. De huidige generatie lithium-ion packs — zowel NCM als LFP — blijft de komende jaren domineren. De stapsgewijze verbeteringen (LMR, grotere cilindrische cellen, betere thermische management) leveren concretere winsten dan de belofte van solid-state.

Wie specifiek wacht op solid-state voor extreem bereik of laadsnelheid, moet geduld hebben. De meest optimistische schattingen voor brede EV-toepassing liggen nu rond 2030-2035; LGES suggereert zelfs dat dit nog rooskleurig kan zijn. De vraag is of Chinese fabrikanten deze tijdlijn kunnen versnellen — of dat hun aangekondigde pilotprogramma's eveneens tegen productiemuren aanlopen.