Elektrisch rijden is de toekomst. Maar de huidige lithium-ion batterijen zijn nog niet in staat om benzine en gas van de troon te stoten. E-magy brengt daarin verandering. Hun nanotechnologie voor betere energieopslag komt op grote schaal beschikbaar voor toepassingen in elektrische voertuigen en mobiele apparaten.

Urenlang opladen

De wereld snakt naar de energietransitie. Daarvoor zijn betere batterijen nodig. Neem elektrische voertuigen. De accu’s zijn nog te groot, te zwaar en te duur om e-vervoer voor iedereen toegankelijk te maken.

Ook is de range (actieradius) te beperkt. In Nederland vind je om de 20 kilometer een benzinestation en ben je in luttele minuten weer op pad met een volle tank. Een accu opladen duurt echter een paar uur.

De batterij van morgen

E-magy heeft de batterij van de toekomst ontwikkeld. Of beter gezegd: de inhoud van de batterij. Met een innovatief siliciummateriaal zorgt E-magy voor een hogere energiedichtheid. “Meer energie in hetzelfde formaat accu dus,” legt Bert Kraaijveld uit, COO van E-magy en zusterbedrijf RGS Development.

Na een studie natuurkunde aan de TU Delft hield Bert zich bij Philips bezig met ontwikkeling van producten en productieprocessen. Over de hele wereld heeft hij nieuwe productielijnen opgezet. Datzelfde doet hij nu bij E-magy.

Het doel: de nanotechnologie op grote schaal beschikbaar maken. Met E-magy’s oplossing kan een batterij tot 40% meer capaciteit leveren. In de toekomst zelfs tot 70%. Silicium zit ook nog eens overal in de aardkorst. “Dat betekent geen zorgen over uitputtende voorraden.”

Het verhaal gaat hieronder verder.

De uitdaging

Dat silicium hét antwoord is voor energieopslag, was al bekend. Dit materiaal werkt perfect om Lithium ionen te binden. Maar er is een probleem. Tijdens het op- en ontladen van een batterij, worden li-ionen gebonden aan silicium en zet het materiaal uit. Bij extreme uitzetting gaat de batterij kapot.

Hoe voorkom je die uitzetting? E-magy maakt het silicium poreus. “Vergelijk het met een spons. Die kan een heleboel water opnemen zonder uit te zetten,” schetst Bert. Het gaat dan om poriën op zeer kleine schaal: nano. Een nanometer is een miljardste van een meter.

Grootschalig uitrollen

Diverse universiteiten en start-ups wereldwijd zijn op kleine schaal bezig met nano gestructureerd silicium. E-magy loopt daarin voorop. Zusterbedrijf RGS Development werkt al jaren met silicium voor zonnepanelen en apparaten die warmte omzetten in elektriciteit. Daardoor hoeft E-magy niet op te schalen, maar kan E-magy de bestaande productie-apparatuur gebruiken.

Deze machine (zie foto bovenaan) maakt nano gestructureerd silicium onder temperaturen van wel 1500 graden. Met een capaciteit tot 50 ton per jaar. Ter vergelijking, een batterij voor één elektrische auto heeft ongeveer 6 kilo silicium nodig. E-magy bereidt zich al voor op de bouw van meerdere productielijnen, met als doel uiteindelijk een half miljoen auto’s van batterijen te voorzien.

Doen en doorzetten

Het idee voor de toepassing van poreus silicium ontstond al in 2013. Op dat moment bleek RGS’s productieproces voor de silicium wafers in zonnecellen ook geschikt te zijn om nano gestructureerd silicium te maken. Samen met TU Delft en andere instituten ontwikkelde RGS het siliciummateriaal. “Het was een kwestie van doen en doorzetten,” meent Bert. Eind 2018 was het product zo vergevorderd en levensvatbaar dat E-magy ontstond.

Makkelijk te implementeren

Het siliciummateriaal zit nu in het kwalificatiestadium. Grote automobielfabrikanten zijn bezig met prototypes. Naar verwachting wordt E-magy nano silicium in 2023 grootschalig gelanceerd. “Producenten zitten er echt op te wachten,” weet Bert. “Zo kunnen ze de range van hun voertuigen verbeteren en li-ion batterijen ook toegankelijk maken voor lager geprijsde auto’s.”

De oplossing is ‘drop-in’. Met andere woorden: het is te implementeren in bestaande processen. Ook dat zorgt ervoor dat er relatief snel betere en goedkopere batterijen beschikbaar komen. Producenten staan tenslotte zelf ook niet stil. Neem Tesla die een gigafabriek in de buurt van Berlijn bouwt. Met een drop-in oplossing kunnen diezelfde nieuwe productielijnen nog betere batterijen maken.

Het verhaal gaat hieronder verder.

Doelmatige energie

Hopelijk worden alle auto’s, fietsen, bussen, vrachtwagens en zelfs vliegtuigen op termijn aangedreven door accu’s met poreus siliciummateriaal. Ook is deze nanotechnologie toepasbaar op batterijen voor bijvoorbeeld telefoons, laptops en boormachines. Kortom: alle apparaten die op li-ion batterijen werken.

Maar daar stopt het niet. Batterijen met silicium zijn ook de juiste oplossing voor energieopslag uit zonnepanelen, windparken of andere duurzame energiebronnen. Denk aan restwarmte uit de industrie.

“40% van alle opgewekte energie wordt maar doelmatig gebruikt,” legt Bert uit. 60% van de energie lekt weg, onder andere door beperkte opslagcapaciteit of doordat de energie op het verkeerde moment wordt opgewekt. Dat moet en kan beter.

Snel en dynamisch

Het multidisciplinaire team van E-magy – bestaande uit onder andere mechanische, elektrische, chemische en IT-specialisten – heeft veel ervaring. Door het relatief kleine team van 20 vaste professionals kunnen zij snel en dynamisch schakelen. Slimmeriken van koen ondersteunen hen op projectbasis. Bijvoorbeeld om verbeteringen en uitbreidingen te realiseren.

werken in de high tech

Wil jij je groei versnellen? Kom werken in de high tech bij koen. Je doet uitdagende projecten bij vooraanstaande bedrijven. Zo vergroot je jouw kennis en kunde over de nieuwste ontwikkelingen in rap tempo. Veel variatie, maar ook de zekerheid van een vast contract. Bekijk de high tech vacatures of kom eens vrijblijvend kennismaken.