Lithium-ionen batterij in elektrische auto’s: zo werkt het

De lithium-ionen batterij is de standaard energiebron in moderne elektrische auto’s. Deze accutechnologie maakt het mogelijk om honderden kilometers te rijden op één lading, met een relatief licht en compact pakket. Bijna alle elektrische personenauto’s die nu op de markt zijn, van een Renault Zoe tot een Tesla Model 3, rijden op een lithium-ion-accu.

Maar wat maakt deze batterij zo geschikt voor gebruik in een auto? En waar zitten de beperkingen? Dit artikel gaat de diepte in op hoe de li-ion-accu in een elektrische auto werkt, wat de voor- en nadelen zijn, en wat je in de praktijk merkt als rijder.

Hoe werkt een lithium-ionen batterij in een auto?

Een lithium-ion-accu bestaat uit tientallen of zelfs honderden cellen die samen een accupakket vormen. In elke cel beweegt lithium tussen een positieve elektrode (kathode) en een negatieve elektrode (anode) via een vloeistof die elektrolyt heet. Bij opladen gaan de lithiumionen van de kathode naar de anode. Bij gebruik in de auto gaat dit proces terug, en komt er elektrische energie vrij die de elektromotor aandrijft.

Het accupakket in een elektrische auto is groot en zwaar, maar de energiedichtheid, dat is de hoeveelheid energie per kilogram, is hoog genoeg om dit te rechtvaardigen. Moderne li-ion-accu’s halen een energiedichtheid van ruwweg 150 tot 250 Wh/kg. Ter vergelijking: een gewone loodaccu haalt maar zo’n 30 tot 50 Wh/kg. Dat verschil bepaalt voor een groot deel waarom lithium-ion de standaard is geworden.

Opbouw van het accupakket in een elektrische auto

Het accupakket zit bij de meeste elektrische auto’s plat onder de vloer. Dat geeft de auto een laag zwaartepunt, wat goed is voor de rijstabiliteit. Het pakket bestaat uit modules, die op hun beurt zijn opgebouwd uit losse cellen. Er zijn drie gangbare celvormen: cilindrisch (zoals een grote AA-batterij), prismatisch (rechthoekig) en pouch (platte zakjes).

Naast de cellen bevat het pakket altijd een batteriymanagementsysteem (BMS). Dat systeem bewaakt elk moment de temperatuur, het laadniveau en de gezondheid van de accu. Wordt een cel te warm of te zwaar belast, dan grijpt het BMS in. Zonder zo’n systeem zou een li-ion-accu gevaarlijk kunnen oververhitten.

Voordelen van de li-ion-accu voor rijders

Voor jou als rijder zijn er een paar concrete voordelen die je dagelijks merkt. Ten eerste de actieradius: moderne elektrische auto’s halen met een li-ion-accu al snel 300 tot 600 kilometer op een volle lading. Ten tweede laadt de accu relatief snel op, zeker met snelladen via een CCS-aansluiting. Een lading van 20% naar 80% duurt bij veel auto’s tussen de 20 en 45 minuten op een snellader.

Daarnaast verouderen lithium-ionen batterijen trager dan je misschien verwacht. Na 100.000 kilometer heeft een goed onderhouden accu in de meeste gevallen nog 80 tot 90% van zijn oorspronkelijke capaciteit. Dat is geen garantie, maar wel wat fabrikanten over het algemeen nastreven en in de garantievoorwaarden opnemen.

Nadelen en valkuilen die je moet kennen

Er zijn ook duidelijke nadelen. Koude temperaturen zijn slecht voor een li-ion-accu. Onder de 0 graden Celsius neemt de capaciteit tijdelijk flink af, soms met 20 tot 30%. Dat merkt elke elektrische rijder in de winter: de actieradius die op het scherm staat, klopt dan niet meer met de warme maanden. Het is geen defect, maar een eigenschap van de technologie.

Snel laden is handig, maar het versnelt ook de slijtage van de accu als je het heel frequent doet. Fabrikanten raden daarom aan om snelladen te beperken tot ritten waar het echt nodig is, en thuis of op het werk langzaam te laden. Verder geldt: een accu jarenlang op 100% laten staan, of regelmatig volledig leegrijden, verkortt de levensduur. Veel auto’s laten je daarom een maximaal laadpercentage instellen, bijvoorbeeld 80%.

De productie van een lithium-ionen batterij voor een auto kost ook veel energie en grondstoffen. Lithium, kobalt en nikkel moeten worden gewonnen, wat gepaard gaat met milieu- en mensenrechtenrisico’s in de landen waar dit gebeurt. Dit maakt de totale milieuscore van een elektrische auto genuanceerder dan soms wordt voorgesteld.

Levensduur en wat er na afloop mee gebeurt

Een accupakket gaat bij normaal gebruik waarschijnlijk 10 tot 15 jaar mee voordat de capaciteit echt te ver terugloopt. Daarna zijn er twee routes: hergebruik als stationaire energieopslag, bijvoorbeeld in een thuisbatterij of een energieopslagproject, of recycling. Bij recycling worden de grondstoffen teruggewonnen. De recyclinginfrastructuur voor grote auto-accu’s is nog volop in ontwikkeling in Europa.

Fabrikanten zijn in de Europese Unie verplicht om informatie te geven over de verwachte levensduur en de recyclebaarheid van hun accupakketten. Nieuwe Europese regels (de batterijverordening) stellen steeds hogere eisen aan het aandeel gerecyclede materialen in nieuwe batterijen.

Veelgestelde vragen over de lithium-ionen batterij in de auto

Hoe lang gaat een li-ion-accu in een elektrische auto mee?
Bij normaal gebruik en goed laden naar schatting 10 tot 15 jaar, of 150.000 tot 300.000 kilometer, voordat de capaciteit merkbaar te laag wordt voor dagelijks gebruik.

Kan een accu zomaar ontbranden?
Brand in een li-ion-accu komt voor, maar is zeldzaam. Het risico is het grootst bij fysieke beschadiging, overbelasting of een fabricagefout. Het BMS en de behuizing van het accupakket zijn ontworpen om dit risico te minimaliseren.

Wat kost een nieuw accupakket als het kapot gaat?
Dat verschilt sterk per auto en capaciteit. Als globale schatting lagen de kosten voor een volledig nieuw accupakket in 2024 tussen de 5.000 en 15.000 euro, afhankelijk van de auto. Gedeeltelijke vervanging van modules is vaak goedkoper.

Is snelladen altijd slecht voor de accu?
Af en toe snelladen is prima. Dagelijks snelladen bij hoge temperaturen versnelt de slijtage wel. Gebruik het dus als het nodig is, maar laad thuis liever langzaam.

De lithium-ionen batterij heeft elektrisch rijden mogelijk gemaakt op de schaal waarop het nu bestaat. De technologie is volwassen, maar kent zijn grenzen. Als je weet hoe je ermee omgaat, dan heb je jarenlang weinig tot geen problemen met je accu.