De bijdrage van Powall aan batterijmaterialen van de volgende generatie binnen NXTGEN Hightech

Powall is een deeptech-bedrijf dat met Atomic Layer Deposition (ALD) extreem dunne lagen aanbrengt op poederdeeltjes. Naast Project 2 is Powall ook consortiumpartner binnen Project 8. In dit artikel kijken we naar de rol van Powall in Project 2: Next-generation Equipment for Batteries and Battery Materials. We spraken hierover met Sanjana Chandrashekar, Project Manager bij Powall.

Kathode- en anodepoeders

Binnen het NXTGEN Hightech project brengt Powall zeer dunne coatings aan op silicium-anodepoeders en kathodepoeders voor batterijen. Het gebruik van coatings is niet nieuw in de batterij-industrie. Ze worden met verschillende processen op zowel kathode- als anodematerialen aangebracht. Powall wil in dit project een unieke nanocoatingtechnologie op basis van ALD opschalen.

Het aanbrengen van extreem dunne en conforme lagen op poeders is een unieke kracht van Powall. Waar ALD normaal gesproken op vlakke oppervlakken wordt toegepast, kan Powall de beschermende laag rechtstreeks op het poeder aanbrengen, voordat het tot elektrodes wordt verwerkt. Daardoor komt de coating gelijkmatiger op de poederdeeltjes terecht. Powall produceert de poeders niet zelf, maar werkt samen met E-magy, ook een consortiumpartner, en met veel andere commerciële partners uit de batterij-industrie.

Coatings

De coatings van Powall beschermen het batterijmateriaal tegen degradatie. Daardoor gaan batterijen langer mee. Een van de eigenschappen die coatings verbeteren is de levensduur van de batterij, zichtbaar in het toenemende aantal laad- en ontlaadcycli dat een batterij aankan voordat de prestaties teruglopen.

Met ALD kan Powall niet alleen eenvoudige coatings aanbrengen, maar ook complexere coatingmaterialen ontwikkelen. In de batterij-industrie worden vooral coatings als aluminiumoxide en titaniumoxide gebruikt. Met de technologie van Powall is het ook mogelijk om complexere coatings aan te brengen, zoals combinaties van lithium en aluminium.

Die mogelijkheden geven Powall meer ruimte om te experimenteren met nieuwe coatingmaterialen. Sanjana vult aan: "Dat is belangrijk, want er worden voortdurend nieuwe kathode- en anodematerialen ontwikkeld. Als er een nieuw elektrodemateriaal wordt gebruikt, is de kans groot dat er ook een ander coatingmateriaal nodig is om het te laten werken. In die zin maken nanocoatings topmaterialen mogelijk, bijvoorbeeld met een hogere capaciteit of sneller laden, die zonder coating niet gecommercialiseerd zouden kunnen worden."

Powall ziet daarnaast dat de coatings de houdbaarheid van de poeders verbeteren. Dat betekent dat de poeders geproduceerd en opgeslagen kunnen worden zonder dat ze prestaties of eigenschappen verliezen.

Opschalen

Opschalen is een belangrijk onderdeel van dit project, en Powall wil nog verder opschalen. Inmiddels zijn drie verschillende units gevalideerd: een unit voor 1 kilogram per uur, een unit voor 10 kilogram per uur en een unit voor 100 kilogram poeder per uur.

Voor grootschalige batterijproductie, bijvoorbeeld in gigafactories, moet de schaal verder omhoog. In dat geval heeft Powall waarschijnlijk een unit nodig die ongeveer 1000 kilogram per uur kan verwerken. Sanjana licht toe: "Dat is technisch haalbaar, omdat de schaalbaarheid van de technologie al is aangetoond."

Een recente uitdaging bij deze opschaling zit minder in de technologie zelf en meer in de bouw van de units. Powall heeft de technologie en de expertise in huis, maar het vinden van passende engineeringpartners in Nederland die de units kunnen bouwen bleek lastig. Daarom bouwt Powall binnen NXTGEN Hightech een unit in Zuid-Korea. Sanjana: "Dit heeft geleid tot een flinke verlaging van de productiekosten van de units."

NXTGEN Hightech

Powall doet mee aan dit NXTGEN Hightech project omdat het de kans biedt kennis en technologie voor de markt van batterijmaterialen verder te ontwikkelen. Er is al veel interesse vanuit bedrijven die actieve materialen produceren. Het project stelt Powall in staat om meer expertise op te bouwen in het opschalen van productie en om het marktbereik te vergroten.

De relevantie van het project voor de Nederlandse batterijsector zit in het benutten van Nederlandse technologie om de prestaties van batterijen te verbeteren.

Binnen het project werkt Powall samen met verschillende partners, waaronder de Universiteit Twente en de TU Delft. Deze partners beschikken over specifieke technieken die Powall helpen beter te begrijpen wat er in de ontwikkelde coatingmaterialen gebeurt.

Sanjana voegt hieraan toe: "Het project is tot nu toe een positieve ervaring. De samenwerking binnen het consortium is sterk en de uitwisseling van informatie verloopt goed. We kijken uit naar de volgende stappen binnen het project."

Over NXTGEN Hightech

Dit project wordt mede mogelijk gemaakt door een bijdrage uit het Nationaal Groeifonds programma NXTGEN Hightech. Dit programma gaat tot 2030 met ruim 330 partners, in meer dan 60 projecten en in zes essentiële domeinen, maar liefst € 1 miljard investeren. Daarmee levert NXTGEN Hightech een significante bijdrage aan de structurele en duurzame economische groei in Nederland én bieden we oplossingen voor de grote maatschappelijke uitdagingen op het gebied van de energietransitie, gezondheid, veiligheid en voeding. Voor meer informatie, kijk ook op www.nxtgenhightech.nl