Accu’s zijn niet meer weg te denken uit het moderne leven. Ze zitten in smartphones, laptops, zonnepanelen, gereedschap en steeds vaker in elektrische auto’s. Toch weten veel mensen niet precies hoe een accu werkt, laat staan hoe complex en krachtig de accu’s zijn die elektrische voertuigen aandrijven. In dit artikel leggen we uit wat een accu precies is, hoe deze werkt en wat de verschillen zijn tussen een standaard accu en een geavanceerde accu in een elektrische auto.
Wat is een accu en hoe werkt die in het algemeen?
Een accu, ook wel oplaadbare batterij genoemd, is een elektrochemisch opslagmiddel. Dat betekent dat hij energie opslaat in de vorm van chemische verbindingen en die later weer kan afgeven als elektriciteit. Dit proces berust op elektrochemische reacties tussen twee elektroden: de positieve elektrode (kathode) en de negatieve elektrode (anode). De kathode en anode zitten in een geleidende vloeistof, het elektrolyt.
Wanneer een accu ontlaadt (dus stroom levert), bewegen elektronen via een externe stroomkring van de anode naar de kathode. Tegelijkertijd verplaatsen positief geladen ionen zich binnen de accu door het elektrolyt om de lading te compenseren. Tijdens het opladen gebeurt dit proces omgekeerd: een externe stroombron duwt de elektronen terug naar de anode, waardoor de accu weer wordt “gevuld” met chemische energie.
De meest voorkomende typen accu’s in het dagelijks gebruik zijn lood-zuuraccu’s (zoals in auto’s met verbrandingsmotoren), nikkel-metaalhydride-accu’s en lithium-ionaccu’s (zoals in smartphones en laptops).
De werking in Jip-en-janneketaal
Stel je een kleine wereld voor in een doosje: de batterij. In deze wereld leven elektronen, altijd op zoek naar avontuur. Ze wonen aan de anode, een plek vol energie, en dromen ervan om naar de kathode te reizen, waar het lekker rustig is. Maar ze kunnen daar niet zomaar heen! Ze hebben een speciale route nodig: een externe draad, bijvoorbeeld in je telefoon of auto.
Wanneer je je apparaat aanzet, krijgen de elektronen toestemming om op reis te gaan. Ze schieten door de draad, geven onderweg energie af aan bijvoorbeeld een lampje, motor of scherm. Ze eindigen bij de kathode. Maar hun reis heeft meer nodig dan alleen de buitenkant: binnenin de accu zwemmen ionen door een vloeibare of vaste elektrolyt van de anode naar de kathode, om de balans in evenwicht te houden.
Als de batterij bijna leeg is, zijn alle elektronen aan de kant van de kathode. Maar als je oplaadt, duw je ze met stroom terug naar de anode. Zo zijn ze weer klaar voor een nieuwe reis. En dat avontuur herhaalt zich keer op keer.
Wat is anders aan een accu in een elektrische auto?
Elektrische auto’s (EV’s) maken vrijwel uitsluitend gebruik van lithium-ionaccu’s, maar dan in een veel grotere, complexere en krachtigere vorm dan die in consumentenelektronica. Zo’n accupakket kan honderden kilo’s wegen en bestaat uit duizenden individuele cellen die samen de benodigde spanning en capaciteit leveren.
De opbouw van een EV-accu:
- Cellen: De kleinste eenheden waarin de chemische reacties plaatsvinden.
- Modules: Een groep cellen wordt samengevoegd tot modules.
- Pack (pakket): Meerdere modules vormen samen het accupakket van de auto.
- Battery Management System (BMS): Een cruciaal systeem dat de temperatuur, spanning, laadstatus en veiligheid bewaakt.
De werking blijft in principe hetzelfde: bij het accelereren levert de accu stroom aan de elektromotor(en) van de auto. Tijdens het afremmen werkt de elektromotor als generator: kinetische energie wordt dan omgezet in elektrische energie en teruggevoerd naar de accu. Dit proces heet regeneratief remmen en verhoogt de efficiëntie van EV’s aanzienlijk.
Verschillende typen accu’s in elektrische auto’s.
Waarom lithium-ion?
Lithium-ionaccu’s zijn licht, kunnen veel energie opslaan per kilogram (hoge energiedichtheid) en gaan relatief lang mee. Ze hebben echter ook nadelen, zoals een gevoeligheid voor oververhitting, hoge kostprijs en een afhankelijkheid van zeldzame grondstoffen zoals kobalt, nikkel en lithium zelf.
Accu’s en duurzaamheid
De duurzaamheid van een EV-accu is sterk afhankelijk van het laadgedrag, temperatuur, rijstijl en productkwaliteit. Gemiddeld gaan moderne accu’s 300.000 tot 500.000 kilometer mee voordat hun capaciteit merkbaar afneemt. Daarna kunnen ze vaak nog gebruikt worden voor andere toepassingen, zoals stationaire energieopslag voor huizen of het net.
Toekomst van accutechnologie
Onderzoekers en bedrijven werken wereldwijd aan verbeteringen van accutechnologie. Solid-state-accu’s, die gebruikmaken van een vaste in plaats van vloeibare elektrolyt, beloven veiliger, sneller oplaadbaar en compacter te zijn. Ook wordt gewerkt aan accu’s zonder kobalt of met alternatieve materialen zoals natrium-ion, die milieuvriendelijker en goedkoper zijn.
Conclusie
Accu’s zijn het hart van elke elektrische auto en cruciaal voor de energietransitie. Hoewel de basisprincipes van een accu relatief eenvoudig zijn, is de technologie achter EV-accu’s bijzonder geavanceerd en in volle ontwikkeling. Met verdere innovaties in materialen en ontwerp zullen accu’s in de toekomst krachtiger, veiliger, goedkoper en duurzamer worden en daarmee een sleutelrol blijven spelen in het verkeer van morgen.
