Monokristallijne kathodes met een hoog nikkelgehalte werden lang beschouwd als de ideale oplossing en werden gekozen omwille van hun beloofde langere levensduur. Door de korrelgrenzen die aanwezig zijn in polykristallijne materialen weg te nemen, zouden ze interne scheurvorming beperken en de elektrochemische slijtage vertragen. Maar recent werk uit de Verenigde Staten nuanceert dat idee.
Onderzoekers van het Argonne National Laboratory en de Universiteit van Chicago toonden aan dat de manier waarop polykristallijne kathodes verouderen, niet zomaar te vergelijken is met wat er gebeurt bij monokristallijne types. De reden? Een ongelijke elektrochemische reactie die interne mechanische spanningen veroorzaakt. Bij elke laad- en ontlaadcyclus stapelen die spanningen zich op, wat de vorming van scheurtjes bevordert en geleidelijk tot capaciteitsverlies leidt, soms sneller dan verwacht.
Wij zijn op onderzoek gegaan. Het gaat voor consumenten vooral om lithium-ionbatterijen van het type NMC (nikkel-mangaan-kobalt) en NCA (nikkel-kobalt-aluminium), chemische samenstellingen die gekozen worden voor hun hoge energiedichtheid, vooral in elektrische wagens met een groot rijbereik. Deze batterijen zijn vandaag courant in diverse segmenten: Tesla (Model 3 en Model Y Long Range/Performance, Model S en Model X), BMW (i4, iX, i7), Mercedes-Benz (EQ-gamma), Audi (Q8 e-tron, e-tron GT), Volkswagen (ID.4, ID.5, ID.7, afhankelijk van de versie), Hyundai en Kia (E-GMP-platform) en ook Porsche met de Taycan.
Al deze constructeurs doen een beroep op celproducenten zoals LG Energy Solution, CATL, SK On of Panasonic, die – afhankelijk van de generatie cellen – kathodes gebruiken met een monokristallijne of polykristallijne structuur. Die keuze wordt zelden gecommuniceerd op model- of afwerkingsniveau, want het gaat om interne industriële beslissingen van de leverancier die kunnen variëren per productiesite of batch. Het is dus moeilijk om modellen precies te identificeren.
Advertentie – lees hieronder verder
Heterogeniteit als achilleshiel
In tegenstelling tot de heersende opvatting dat het ontbreken van korrelgrenzen voor een betere stabiliteit zorgt, toont de studie aan dat het eigenlijke probleem elders ligt. Op microscopisch niveau verloopt de elektrochemische reactie niet uniform binnen de deeltjes. Sommige zones zetten uit of krimpen sterker dan andere, wat interne mechanische spanningen veroorzaakt.
Deze observaties werpen een nieuw licht op de beperkingen van batterijen met een hoog nikkelgehalte, hoewel die net veel gebruikt worden om de energiedichtheid van recente elektrische wagens te maximaliseren. Ze herinneren eraan dat de optimalisering van een batterijchemie niet beperkt mag blijven tot de samenstelling, maar ook rekening moet houden met de mechanische slijtage op lange termijn.
Niet vervangen maar herstellen in China
Terwijl Amerikaanse onderzoekers de onderliggende oorzaken van veroudering ontrafelen, pakken Chinese teams een ander probleem aan: hoe vinden we oplossingen voor batterijen die al gedegradeerd zijn? Eind 2025 stelde de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Huazhong een experimentele methode voor om kathodes met een hoog nikkelgehalte te regenereren.
De procedure steunt op het gebruik van gesmolten zouten die in staat zijn om lithiumionen opnieuw in te brengen in kristallijne structuren die door jarenlange laadcycli beschadigd zijn. In het laboratorium zou deze techniek tot 76% van de oorspronkelijke capaciteit van versleten kathodes kunnen terugwinnen.
Industriële uitdaging?
Deze onderzoeken worden extra relevant nu China aan de vooravond staat van een golf aan afgedankte batterijen uit elektrische auto’s. Heel wat kathodes zijn op het einde van hun levensduur, maar hun structuur is vaak nog stabiel genoeg om ze eerst te herstellen, nog vóór er sprake is van recyclage.
Tegelijk richten Chinese onderzoekers zich ook op lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP). Een academisch overzichtsartikel uit 2025 bundelt verschillende strategieën voor regeneratie op basis van oxidatie- en reductiereacties. Het lijkt dus nodig om die methodes aan te passen aan de steeds grotere variatie in chemische samenstellingen van batterijen op de markt.
De sector is al uitgebouwd. Aan het begin van de keten verzamelen en verwerken grote spelers als CATL, BYD of Yunnan Tin al gebruikte batterijen. Daarna nemen gespecialiseerde groepen zoals Huayou Cobalt of Ganfeng Lithium het raffinageproces en de chemische verwerking op zich, vóór materiaalproducenten die geregenereerde grondstoffen verwerken in nieuwe producten.
Wat verandert dit onderzoek? Niets… en tegelijk alles. We weten intussen dat de batterijcapaciteit in elektrische auto’s niet zo snel degradeert als eerst gevreesd werd. Dat alleen al is goed nieuws voor automobilisten. Ander goed nieuws zou kunnen zijn dat een elektrische auto nog veel langer gebruikt kan worden, dankzij de herstelling (of regeneratie) van het batterijpakket, een ingreep die bovendien tegen lagere kosten zou kunnen gebeuren.
Op zoek naar een auto? Zoek, vind en koop het beste model op Gocar.be
