artikel

Do’s en dont’s van lithium-ion e-bike accu’s

Elektrische fietsen 465

E-bike accu’s zijn net mensen; ze kunnen heel slecht tegen stress! Zonder op- en ontladingsstress ‘leven’ ze veel, heel veel langer. En die langere levensduur is nodig omdat verwacht wordt dat e-bike accu’s de komende jaren alleen maar duurder zullen worden. Tijdens het ‘Battery Experts Forum’ werden de basisprincipes uitgelegd van Lithium-Ion accu’s. Met daarbij […]

Do’s en dont’s van lithium-ion e-bike accu’s
e-bike accu

E-bike accu’s zijn net mensen; ze kunnen heel slecht tegen stress! Zonder op- en ontladingsstress ‘leven’ ze veel, heel veel langer. En die langere levensduur is nodig omdat verwacht wordt dat e-bike accu’s de komende jaren alleen maar duurder zullen worden. Tijdens het ‘Battery Experts Forum’ werden de basisprincipes uitgelegd van Lithium-Ion accu’s. Met daarbij een lang lijst van hoe accu’s het best te behandelen; oftewel de do’s en dont’s.

Do’s

  • Niet te veel op- en ontladen. Levensduur verdrievoudigd bij opladen tot 80% van capaciteit.
  • Accu’s van te verkopen e-bikes tot maximaal 50% van capaciteit opladen.
  • Niet opladen bij vorst of bij hoge temperaturen.
  • Accu’s van te verkopen e-bikes koel opslaan en bij maximale luchtvochtigheid van 80%.
  • Behandel accu’s voorzichtig; voorkom ook kleine beschadigingen.
  • Beschadigde  accu’s niet langer gebruiken.
  • Beschadigde accu’s kunnen warm worden en gaan stinken.
  • Beschadigde accu’s kunnen ook gaan lekken. Met handschoenen aanpakken.
  • Accu-brand met water bestrijden. Direct brandweer inschakelen. Als er gassen vrijkomen gasmaskers gebruiken.
  • Check voorschriften verzekeraar voor opslag accu’s.
  • Check voorschriften brandweer voor opslag accu’s en wat te doen bij brand.

Dont’s

  • E-bike Lithium-Ion accu’s niet blootstellen aan direct zonlicht; e-bike niet parkeren in de volle zon.
  • Blootstelling van Lithium-Ion accu’s aan hoge temperaturen verkort levensduur fors.
  • Lithium-Ion Accu’s niet te lang opslaan. Er gaat capaciteit verloren naarmate ze ouder worden. Fi-fo (first-in-first-out) principe hanteren.
  • Voorkom diepteontlading.
  • Voorkom vol-lading.
  • Te verkopen e-bikes niet met volgeladen Lithium-Ion  accu’s in opslag. Er gaat capaciteit verloren. Opslag met maximaal 50% lading.
  • Waarschuw uw klanten voor accubeschadigingen. Ook accu’s met kleine beschadigingen niet langer gebruiken.
  • E-bike met accu nooit met hogedrukspuit schoonmaken.
  • Accu’s nooit verhitten.
  • Gebruikte accu’s niet langer dan 3 maanden opslaan.
  • Niet alleen vanuit de auto-industrie explodeert de vraag

Krijgt e-bikesector te maken met accutekorten?

Het toekomstscenario ziet er somber uit. Zeker als je kijkt naar het gat dat ontstaat in de aanvoer van batterijcellen nu de vraag explodeert, en niet alleen omdat de auto-industrie overstapt op elektrische auto’s en bussen. Andere toepassingen zoals energie-opslagsystemen veroorzaken extra vraag vanwege de overgang naar groene energie. Waar dit allemaal toe leidt werd verduidelijkt in een wereldmarktanalyse van de algemeen directeur Sven Bauer van BMZ GmbH, Europa’s grootste batterijfabrikant, op het recent gehouden Battery Experts’ Forum.

Op dit moment gebruikt de e-bikesector ongeveer 10% van alle geproduceerde batterijen. Gezien het feit dat Bosch onlangs meldde te verwachten dat de e-bikemarkt tegen 2020 verdrievoudigd zal zijn, zal de vraag naar cellen voor e-bikebatterijen ook naar 30% van de huidige productie stijgen. Met het oog op de huidige marktsituatie en rekening houdend met het belang van de fietsindustrie in vergelijking met de auto-industrie voorspelt Bauer een scenario waarin “de belangrijkste batterijfabrikanten niet aan de vraag zullen kunnen voldoen. Kleinere klanten zoals e-bikefabrikanten worden geconfronteerd met tekorten of zelfs het stoppen van de levering.” Maar de directeur van BMZ presenteerde ook de oplossing voor deze mogelijke nachtmerrie. Wat die oplossing kan zijn volgt in onderstaand rapport – met eerst de huidige en toekomstige situatie van de wereldwijde batterijmarkt; volgens de analyse van Sven Bauer.

Huidige en toekomstige technologie

De huidige situatie is bijvoorbeeld de Tesla, die bijna 80.000 batterijcellen nodig heeft en een elektrische OV-bus met een batterijsysteem van maar liefst 35.000 cellen! Even ter vergelijking, een e-bikebatterij heeft 40 tot 60 cellen. In series en parallel verbonden cellen ‘maken’ een complete batterij met alles erop en eraan, zoals het Battery Management System (BMS). Bijna al deze cellen zijn momenteel van het 18650 type (18mm diameter en 65mm lang) en zien eruit als gewone, van dagelijks gebruik bekende, penlight batterijen. De cellenproductie schakelt langzaam om naar het 21700 type, omdat dit grotere formaat ook meer capaciteit oplevert. Met deze grotere capaciteit is de levensduur van een e-bikebatterij van de huidige plusminus 500 opladingen verlengd tot 1.500 à 2.000 oplaadcycli.

Penlight 21700 de toekomst

Sven Bauer - Sign Cell Production

Sven Bauer – Sign Cell Production

Volgens Bauer zijn de (penlight model) 21700 cellen met hun nominale capaciteit van 5,2Ah de oplossing voor de nabije toekomst. “Dit zal de nieuwe standaard zijn. Van de belangrijkste fabrikanten van batterijcellen gaan Sony en Panasonic dit type komende september en Samsung vanaf april 2018 produceren.” Maar de algemeen directeur van BMZ legde ook uit dat, terwijl Tesla overtuigd is van de superieure kwaliteit van het 21700 type, de Duitse auto-industrie dat niet is; zo opteert BMW voor prismatische (rechthoekige) Lithium-Ion batterijen.

Naast de 21700 Lithium-Ion batterijcellen ziet de BMZ-directeur geen andere technologie die het overneemt van de Lithium-Ion techniek, behoudens die van de Li-NMC (Nikkel Mangaan Cobalt). Hij voorspelde dus op het Forum dat dit dé batterijtechnologie van de nabije toekomst is. “NMC is de beste keuze als batterij voor gereedschap, e-bikes en andere elektrische voertuigaandrijving. Het zal mogelijk worden meer dan 2.000Wh te bereiken en daarmee wordt het ook mogelijk om maatwerkbatterijen te produceren, zoals voor e-bikes die dan maar zo’n 50 opladingen per jaar nodig zullen hebben.”

Productie geconcentreerd in Azië

Op dit moment zijn er wereldwijd vier grote fabrikanten van batterijcellen; Sony, Panasonic, Samsung en LG. Met daarnaast ongeveer een dozijn kleinere zoals Lishen, Maxell en ATN terwijl de producent

van de Apple I-Phone, Foxconn, zich ook op cellenproductie wil richten. Al deze producenten zijn in Azië gevestigd, te weten Japan, China en Korea.

De grootste vier nemen 80% van de markt voor hun rekening. Volgens de BMZ-directeur omvat de huidige productie een 5,4 miljard cellen. Deze productieomvang zal naar verwachting verviervoudigen in de komende tien jaar. Maar zelfs dan blijft de vraag, of er genoeg aanvoer zal zijn. Daarnaast rijst een andere vraag die luidt: zijn batterijen in de nabije toekomst nog wel betaalbaar? Dit met oog op het feit, dat de vraag naar lithium jaarlijks met 27% toeneemt. Volgens Sven Bauer, “is er voldoende lithium maar dit komt voornamelijk uit China en Chinese subsidies voor de switch naar Light Electric Vehicles voor stadsmobiliteit doen de vraag enorm stijgen. Dus blijft het dan in China? Daarnaast is de prijs van koper al met 30% gestegen.”

Dit alles leidt BMZ directeur Bauer naar de volgende conclusies:

  • Cellenproducenten kunnen de vraag niet bijhouden
  • Ze zullen zich concentreren op de auto-industrie
  • Prijzen van grondstoffen zijn stijgende
  • Ook grotere schommelingen in valutakoersen

Cellenproductie in Europa

Wat een oplossing kan brengen in dit nachtmerrieachtig scenario van Sven Bauer – van e-bikefabrikanten die de benodigde batterijen niet geleverd krijgen – is het starten van cellenproductie in Europa. En dat wordt mogelijk gemaakt omdat de Duitse overheid daarvoor een subsidie aanbiedt.

Op het Forum werden de plannen voor een productiefaciliteit voor cellen onthuld. En die plannen zijn duidelijk al in een vergevorderd stadium. Een bedrijf met de naam DZP, wat staat voor Deutsche Zell Produktion, wordt gevormd door een consortium van bedrijven die elk een aandeel in deze productiefaciliteit nemen. De faciliteit zelf heeft nog geen naam gekregen. Conglomeraat Thyssen Krupp zal, naast Manz AG, M+M GmbH, de BMZ Groep en anderen, deelnemen in DZP. Dit consortium moet 50% van de totale investering opbrengen, de andere helft van het bedrag komt van de Duitse overheid. De totale investering in de Duitse batterijcellen productiefaciliteit komt rond de € 3 miljard.

De aanvankelijke planning van wat Sven Bauer de ‘Europese Giga Cellen Faciliteit’ noemt is al gestart. De fabrieksterreinen beslaan een totale oppervlakte van 120.000 m2, waarvan 34.000 m2 voor de productie is. De giga cellenfabriek krijgt geaccrediteerde testlaboratoria en de productie gaat naar verwachting van start in 2021.

Battery Experts’ Forum

Het 13e Battery Experts’ Forum – ontmoetingsplaats voor de internationale batterijwereld – vond plaats in het Duitse Aschaffenburg van 14 tot en met 16 maart 2017. De organisatie ligt bij Batteryuniversity GmbH. Meer dan 50 toonaangevende experts, ontwikkelaars en onderzoekers rapporteerden over de laatste trends in Lithium-Ion batterijtechnologieën. Aanvullend op de presentaties bevatte het Forum ook een kleine tentoonstelling. Dit jaar werd het Battery Experts’ Forum bezocht door zo’n 400 professionals uit de gereedschaps-, e-bike-, vorkheftrucks- en andere, batterij-afhankelijke producenten.

De 14e versie van het Battery Experts’ Forum zal plaatsvinden van 27 februari tot en met 1 maart 2018, eveneens in Aschaffenburg, nabij Frankfurt.

 

Tekst Jack Oortwijn I Foto’s redactie Bike Europe

 

Reageer op dit artikel