ECN spin-out LeydenJar Technologies heeft een kapitaalinjectie ontvangen van in totaal ruim € 1,5 miljoen. Hiermee kan LeydenJar zijn vinding – een batterij op basis van een silicium-anode in plaats van grafiet – verder ontwikkelen. De verbeterde Lithium Ion batterij kan tot 50% meer energie opslaan, wat een revolutie zou betekenen voor onder meer de verdere ontwikkeling van draadloze technologie en de elektrische auto.
Ontwikkeling batterijen blijft achter bij marktvraag
Betere en compactere opslag van energie is een heilige graal voor technologische doorbraken in een aantal sectoren. Zo zijn bijvoorbeeld de verdere ontwikkeling van elektrische auto’s en draadloze elektronica sterk afhankelijk van het beschikbaar komen van batterijen met grotere capaciteit en levensduur. Maar de prestaties van de huidige lithium-ion batterijen (Li-ion) verbeteren jaarlijks slechts marginaal. De bottleneck bevindt zich in de anode (minpool) van de batterij die gemaakt is van grafiet, een materiaal met een beperkte capaciteit om lithium-ionen te binden.
LeydenJar heeft de anode van grafiet vervangen door een 100% silicium anode. Dat levert een batterij waarin de anode (het huidige knelpunt) een tien keer grotere capaciteit heeft, wat leidt tot een verbetering van de energieopslag met 50%. De industrie keek al lange tijd naar silicium als vervanging voor grafiet. Maar silicium heeft één groot probleem: het materiaal zet sterk uit bij het laden, en krimpt weer bij ontladen waardoor het broos wordt en breekt. Dit maakte silicium onbruikbaar als anodemateriaal. Slechts heel kleine hoeveelheden silicium konden in het grafiet worden bijgemengd.
Toename energiedichtheid van 50% dankzij technologie uit de zonnecelindustrie
LeydenJar heeft het krimpen en zwellen van het silicium volledig weten op te vangen door de anode een specifieke poreuze structuur te geven, waardoor het werkt als een spons. Deze vinding komt voort uit het zonnecelonderzoek van ECN. Het bijbehorende plasmaproces (“PECVD”) dat door ECN ontwikkeld is, biedt de mogelijkheid om zulke anodes te maken in massaproductie.
Het op deze manier geproduceerde pure siliciummateriaal is het afgelopen jaar getest in kleine batterijen (zogenaamde knoopcellen). De resultaten zijn dusdanig veelbelovend dat er vanuit de markt veel interesse is om het materiaal te testen. LeydenJar won bijvoorbeeld de door BMW georganiseerde Startup Challenge, een competitie voor innovatieve startups die een bijdrage leveren aan het vormgeven van de toekomstige wereldwijde mobiliteit.
LeydenJar heeft nu uit het Zuid-Hollandse proof-of-concept fonds UNIIQ, de BOM en private investeerder Energy Professionals een gezamenlijke investering ontvangen van € 550.000. Dit bedrag komt bovenop de TKI-subsidie die LeydenJar Technologies eind 2017 binnenhaalde samen met partners TU Delft en ECN, en een subsidie van de Metropool Regio Eindhoven. Waar materiaalontwikkeling gebeurt in Leiden in het domein van UNIIQ, zal proces- en machineontwikkeling plaats vinden in Eindhoven, het werkgebied van de BOM en Metropool Regio Eindhoven.
Met de gedane investering wordt het materiaal en proces doorontwikkeld om onder meer een batterij geschikt voor de consumentenelektronica te kunnen maken, als tussenstap naar het ontwikkelen van batterijen die geschikt zijn voor toepassing in elektrische voertuigen en voor opslag van duurzame energie.
