Met andere materialen kunnen accu's goedkoper worden

Op het eerste gezicht lijkt het niet om grote hoeveelheden te gaan: van de circa 350 kilo die de gemiddelde accu van een elektroauto weegt, neemt lithium slechts 8 tot 10 kilo voor zijn rekening, terwijl er in een accu 12 tot 15 kilo kobalt zit. 

Claim op voorraden lithium en kobalt

Als we echter een blik in de toekomst werpen, wordt het gezien de enorme stijging van het aantal auto’s een heel ander verhaal. In 2050 zal het aantal personenauto’s dat op de wereld rondrijdt naar verwachting zijn verdubbeld naar twee miljard. Als we daarbij bedenken dat ongeveer de helft van de auto’s tegen die tijd zal zijn voorzien van een elektromotor, dan is er voor de accu’s 9 miljoen ton lithium en 13 miljoen ton kobalt nodig. Dat komt neer op 257 keer de huidige jaarlijkse productie van lithium en 108 keer de jaarlijkse productie van kobalt. Dit jaar vergen 500.000 Tesla’s en een miljoen Chinese elektroauto’s ongeveer een derde van het wereldwijd beschikbare lithium en een zesde van het kobalt dat in 2018 naar verwachting wordt gedolven. Het zal dan ook geen verbazing wekken dat de prijzen flink aan het stijgen zijn. Lithium was in 2018 al twee keer zo duur dan in 2017, kobalt zelfs vier keer zo duur. En in die prijsontwikkeling zal aanhouden. 

Delving grondstoffen accu’s handwerk

Naast de stijgende grondstofprijzen worden er steeds meer vraagtekens gezet bij de manier waarop deze grondstoffen worden gedolven, met name in Afrika. Meer dan de helft van al het kobalt dat wordt gedolven, is afkomstig uit de Democratische Republiek Congo, waar de kobalterts vaak met de hand uit gaten in de grond wordt gehaald. 

Zullen in de loop van de tijd accu’s goedkoper worden? Is de elektroauto slechts een hype die weer voorbijgaat? Ja en nee, aldus Günther Schuh, directeur van de elektroauto-startup e.GO. “De accuprijs zal niet meer zo gaan dalen als dat in het verleden is gebeurd, omdat op een gegeven moment de vraag naar accucellen het aanbod zal overtreffen.” Schuh is er desondanks van overtuigd dat “overmorgen alle auto’s zullen zijn voorzien van accu’s” en “dat we in steden zo snel mogelijk massaal emissievrij moeten gaan rijden”. De directeur van e.GO ziet daarom de plug-in hybride als oplossing, met een kleine verbrandingsmotor voor langere afstanden en een accu waarmee de dagelijkse woon-werkritten kunnen worden gedaan. 

Geen aanhoudende schaarste grondstoffen

Trendwatcher en onderzoeker Richard Randoll kijkt anders tegen dit onderwerp aan. Hij heeft met trendlijnen berekend met welke snelheid de opkomst van de elektroauto zal worden voortgezet. Ook de accuprijs maakt volgens Randoll een dergelijke ontwikkeling mee. Deze daalt bij elke verdubbeling van de productiehoeveelheid met 21,6 procent en halveert zodoende om de vier jaar. Voor een accu betaal je volgens Randolls berekeningen in 2026 ongeveer 60 dollar per kWh. Het argument van de schaarser wordende grondstof weerlegt hij. “Historisch gezien is er nooit een aanhoudende schaarste op dit vlak geweest.” Zelfs bij de enige uitzondering op deze regel, ten tijde van de eerste oliecrisis in 1973, lag dat nooit aan bijvoorbeeld delvingsproblemen, maar aan politieke omstandigheden.

Andere grondstoffen maken accu’s goedkoper

Tal van autofabrikanten werken aan nieuwe celsamenstellingen om op de lange termijn onafhankelijk te zijn van het dure kobalt (zie grafiek). De modellen van Tesla zijn vandaag de dag al voorzien van NCA-accu’s, waarvan de kathode uit lithium, nikkel, kobalt en aluminium bestaat, terwijl het kobaltpercentage nog maar zo’n 20 procent bedraagt. De NMC-accu’s die andere fabrikanten toepassen, zijn voor een derde gevuld met kobalt. En zelfs het lithium zou op een dag kunnen worden vervangen. In het Duitse Freiburg stelde een onderzoeksteam onlangs een plastic accu voor, waarvan de kathode bestaat uit een met koolstof gemengde organische kunststof en aluminium. Uiteindelijk wil het team een lithiumvrije accu van plastic gaan ontwikkelen. Die is goedkoop, geschikt voor snelladen en heeft desondanks een lange levensduur.

Kleinere accu’s voor dagelijkse ritten

Of accu’s met een capaciteit van 60 kWh en meer überhaupt zinvol zijn voor langere afstanden, betwijfeld e.GO-baas Schuh. “De brandstofcel is de eigenlijke oplossing, want die is geschikt als slimme range extender voor lange afstanden. Voor de dagelijkse ritten is een kleine accu zonder meer toereikend.” Het is echter een prijzig verhaal om een complete waterstofinfrastructuur op te bouwen. Volgens onderzoek zou dat bij onze oosterburen bijvoorbeeld alleen al 25 miljard euro kosten. Als we dat echter afzetten tegen de grondstoffen vretende productie van enorme accu’s voor een miljard auto’s lijkt dat echter toch een goede optie te zijn. Of de accu’s nu weer duurder worden of niet, veel experts zijn het er in elk geval over eens dat onze auto’s in de toekomst op elektriciteit zullen rijden. Wellicht dat uiteindelijk toch de waterstofauto als winnaar uit de bus zal komen. Stel dat er in 2050 toch een miljard elektroauto’s rondrijden, dan is het in elk geval noodzakelijk om accu’s geschikt te maken voor recycling.

Grondstoffen voor accu’s

Mangaan (aandeel in de aardkorst: 0,095%): Goedkoop – hoog aandeel in de erts

Mangaan is een element dat op grote schaal beschikbaar is en dat al duizenden jaren door mensen wordt gebruikt, onder andere als pigment voor grotschilderingen. Het metaal wordt als erts uit de grond gehaald. Het wordt de moeite waard geacht om te delven als het mangaanaandeel hoger is dan 35 procent. De wereldwijde voorraden zijn verdeeld over alle continenten. Er wordt meer dan tien miljoen ton mangaan per jaar gedolven.

Kobalt (aandeel in de aardkorst: 0,004%): Prijs explodeert – vaak kinderarbeid

De kobaltprijs is sinds 2016 bijna verviervoudigd. Daarmee is kobalt probleemstof nummer één met betrekking tot de accu’s voor elektroauto’s. De helft van de 120.000 ton die wereldwijd uit de grond wordt gehaald, is afkomstig uit de Democratische Republiek Congo, één van de armste landen ter wereld. Daar werken in kleine mijnen kinderen onder erbarmelijke omstandigheden, zonder hulp van machines. 

Lithium (aandeel in de aardkorst: 0,006%): Prijs stijgt – China beheerst de markt

Lithium is het lichtste metaal, water is zelfs twee keer zo zwaar. Jaarlijks wordt er 35.000 ton gedolven. Er zijn grote voorraden in Zuid-Amerika, China en Australië. Met de reserves zouden er 1,5 miljard elektroauto’s kunnen worden gebouwd. Chinese bedrijven zijn al druk bezig om grote lithiumproducenten in Zuid-Amerika te kopen. 

Nikkel (aandeel in de aardkorst: 0,008%): Goedkoop – wereldwijd beschikbaar

Jaarlijks wordt in Rusland, Australië, Canada, Nieuw-Caledonië en Indonesië 1,3 miljoen ton nikkel gewonnen. De meest interessante nikkelertsen hebben een nikkelgehalte dat tussen de 35 en 65 procent ligt, het grootste deel is echter afkomstig uit nikkelmagneetgrind met een nikkelaandeel van minder dan 5 procent. Nikkel is vooral bekend vanwege de allergische reacties.

Kathodes van lithiumaccu’s: maximale capaciteit of een lange levensduur?

Lithium-ionaccu’s zijn over het algemeen voorzien van kathodes van lithium, nikkel, mangaan en kobalt (‘NMC’). Om het lithiumaandeel te verlagen, wordt het nikkelaandeel steeds verder verhoogd. Het gevolg: de accu gaat minder cycli mee en vliegt sneller in brand.