Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge verdubbelden de levensduur van een standaard lithium-ionbatterij met een constante druk rond 12,5 bar. Als dit opschaalt, kan dat de levensduur van EV-accu’s oprekken en de druk op grondstoffen en recycling merkbaar verlagen.
Een standaard lithium-ionbatterij slijt niet alleen door chemie, maar ook door mechanische stress. Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge beschrijven in Nature Energy (2026) hoe ze met algoritmisch bepaalde, constante druk tijdens laadcycli de componenten in een stabielere vorm houden en zo degradatie afremmen, zonder te sleutelen aan elektrodes of elektrolyt. Klassieke chemische ingrepen leveren in deze sector vaak maar 5 tot 10 procent winst op. Als batterijen langer meegaan, verschuift de balans tussen gebruik, recycling en de vraag naar metalen als nikkel en kobalt.
Levensduur van lithium-ionbatterijen blijft uitdaging
Dat accu’s vroegtijdig capaciteit verliezen, werkt door in de hele keten van elektrische mobiliteit, van de restwaarde van auto’s tot de planning van recycling. De studie van Cambridge stelt dat snellere slijtage betekent dat cellen eerder moeten worden vervangen, waardoor de vraag naar nieuwe batterijmaterialen stijgt.
Die vervangingsdrang speelt vooral bij metalen die vaak uit mondiale, kwetsbare ketens komen. De onderzoekers noemen nikkel en kobalt als voorbeelden van grondstoffen waarvoor extra winning nodig kan zijn wanneer batterijen snel uitvallen. In Europa past dat in een breder debat over strategische autonomie, dat inmiddels ook formeel beleid raakt via de Critical Raw Materials Act.
Innovatieve oplossing: druk om degradatie te voorkomen
De Cambridge-groep werkte met batterijen die uit de handel zijn ingekocht, zonder aanpassingen aan elektrodes of elektrolyt. Het ingreepje zat in de mechanica, want de cellen kregen kleine luchtkussentjes die tijdens laden en ontladen konden worden opgeblazen of leeggelaten, zodat de druk op het geheel gelijk bleef.
Dat drukniveau moest binnen een smalle bandbreedte vallen die de onderzoekers een ideale zone noemen. De paper koppelt die bandbreedte aan een praktische referentie, waarbij het optimale niveau rond een viervoud ligt van wat gangbaar is bij klassieke knoopcelbatterijen. Buiten die zone neemt de slijtage toe.
Wetenschappelijke onderbouwing en testresultaten
De kernobservatie is fysiek: een lithium-ioncel zet tijdens elke laad- en ontlaadcyclus uit en krimpt weer, doordat lithiumionen heen en weer bewegen tussen anode en kathode. Die herhaalde volumeverandering veroorzaakt mechanische spanning in de materialen, en die spanning is een directe ingang naar meerdere degradatiepaden.
Bij te lage druk zagen de onderzoekers meer scheurvorming in de kathode en een hogere porositeit van de elektroden. Dat gaat samen met het oplossen van overgangsmetalen, afbraak van de elektrolyt en instabiele groei van de zogeheten solid electrolyte interphase (SEI), de beschermlaag die zich op de anode vormt. Ook werd een toename van de anodedikte gerapporteerd doordat grafiet elektrisch geïsoleerd kan raken.
Bij te hoge druk verschuift het probleem. De porositeit wordt dan te klein, de toegang van elektrolyt tot de actieve materialen neemt af en poriën in de separator kunnen dichtslibben, wat het ionentransport belemmert. In dat regime noemt de studie ook lithiumafzetting op de anode als versneller van degradatie.
De onderzoekers vatten het geheel samen in een drukafhankelijk landschap van slijtage, waarin mechanische vervorming en elektrochemische bijwerkingen elkaar versterken. De levensduurverdubbeling werd aangetoond in lithium-ion pouchcellen met grafiet-anode en een Ni-rijke NMC811-kathode, waarbij rond 12,5 bar de optimale stack pressure bleek te liggen, getest over een bereik van 1,5 tot 37,5 bar. Het volledige mechanistische raamwerk staat in The interplay between stack pressure, mechanical expansion and degradation pathways in lithium-ion batteries, gepubliceerd op 29 juni 2026 in Nature Energy, inclusief schema’s die de paden bij lage, optimale en hoge druk naast elkaar zetten. Mechanische degradatie is daarmee een ontwerpvariabele geworden.
Impact: grondstoffenbesparing en betaalbare elektrische voertuigen
Als cellen langer mee kunnen, verschuift de timing van recycling en herwinning van metalen. De Cambridge-studie wijst op minder afvalstromen, en op het vermijden van recycling terwijl processen nog niet optimaal zijn ingericht. Voor Nederland, waar de tweedehandsmarkt voor EV’s steeds belangrijker wordt, is vooral de restwaardekant relevant, want een accu die minder snel inzakt, maakt levensduurinschatting en doorverkoop minder risicovol.
Ook in Europese context is de aantrekkingskracht duidelijk. Minder behoefte aan nieuwe nikkel en kobalt betekent minder druk op importketens waar zowel prijsvolatiliteit als mensenrechtenkwesties spelen, en het sluit aan bij de EU-lijn om kritieke grondstoffen langer in omloop te houden. Deze ingreep draait om levensduur per kilo metaal.
Hoe gaat het nu verder?
De onderzoekers zitten nog in het laboratoriumstadium en positioneren hun aanpak als basis voor opschaling. De Universiteit van Cambridge heeft al een patentaanvraag ingediend op de methode via Cambridge Enterprise, de innovatie- en valorisatiearm van de universiteit, met het oog op commerciële toepassing.
De praktische horde zit in integratie, aangezien luchtkussentjes en drukregeling moeten passen in batterijmodules die al vol zitten met koeling, sensoren, behuizing en veiligheidsvoorzieningen. De studie noemt samenwerking met batterijproducenten als volgende stap, om te testen of drukregeling ook werkt in complete accupacks, inclusief de mechanische eisen van automotive-constructies.
Blijf op de hoogte met de nieuwsbrief. Meld je hier aan.
( Je kunt ons ook steunen door lid te worden of te doneren )
