Alles over het gewicht van EV-accu’s

De opmars van elektrisch rijden

Een paar jaar geleden waren elektrische auto’s nog een nieuw gezicht op de weg. Tegenwoordig wordt de markt van deze auto’s snel volwassen: elektrisch wordt de nieuwe norm. In de eerste acht maanden van dit jaar werden er in Nederland ruim 82.000 elektrische auto’s verkocht. Dat is bijna 1 op de 3 nieuwe auto’s!

Eén van de belangrijkste verschillen die nieuwe bestuurders ervaren wanneer ze overstappen naar elektrisch rijden, is dat ze een accu aan boord hebben in plaats van een benzinetank. Naast het opladen in plaats van tanken, heeft zo’n accu door het relatief grotere gewicht ook invloed op het rijgedrag.

Laten we eens kijken naar het gewicht van deze accu’s: wat maakt accu’s zo zwaar en welke invloed heeft dat op het rijgedrag?

Het gewicht van de EV-accu

Het gewicht van een EV-accu wordt bepaald door het formaat en de energie-opslagcapaciteit. Over het algemeen geldt: hoe groter de accu, hoe meer energie hij kan opslaan en hoe meer hij weegt. Zo wegen accu's van 6 tot 12 kilowattuur (kWh) meestal tussen 100 en 150 kg, terwijl accu's van 60 tot 100 kWh variëren van 350 tot 600 kg. Hoe zwaar een accu is, verschilt natuurlijk per auto en is sterk afhankelijk van de grootte en het gewicht van de auto. We geven een paar voorbeelden van het accugewicht van drie populaire automodellen:

• Een Tesla Model S heeft een accu van 544 kg.
• Een Tesla Model Y heeft een accu met een gewicht van 771 kg.
• Een Nissan Leaf daarentegen, heeft een accu van gemiddeld slechts 303 kg.

Zoals je hieruit kunt afleiden, is het gewicht van de accu aanzienlijk en kan het tot wel 25% van het totale voertuiggewicht uitmaken. Laten we kijken waaruit een accu is gemaakt zodat we weten waar dit gewicht vandaan komt.

Wat bepaalt het accugewicht van elektrische auto's?

Hoewel accu's voor elektrische auto’s er als één geheel uitzien, bestaan ze in werkelijkheid uit duizenden kleinere cellen die met elkaar verbonden zijn tot één groot accupakket. Lithium-ion is daarbij verreweg de meest gebruikte techniek, dankzij zijn kostenefficiëntie en hoge energiedichtheid. Het geeft de beste balans tussen energieopslagcapaciteit en prijs.

Waaruit bestaat nu eigenlijk het gewicht van de accu? Gemiddeld nemen de cellen van de accu (en het materiaal waarvan ze gemaakt zijn) ongeveer 60% tot 75% van het totale accugewicht voor hun rekening. De resterende 25% tot 40% bestaat uit de metalen behuizing, kabels en het battery & thermal management system (BMS en TMS).

Naast lithium bevatten accu’s ook veel andere mineralen, zoals kobalt en mangaan. Een doorsnee EV-accu bevat ongeveer 8 kilo lithium, 14 kilo kobalt en 20 kilo mangaan. Dit kan natuurlijk verschillen, afhankelijk van het formaat van de accu. Een Tesla Model S accu bevat bijvoorbeeld zo’n 62,6 kilo aan lithium.

Energiedichtheid van de accu

Energiedichtheid is een term die verwijst naar de hoeveelheid energie die een accu kan opslaan bij een bepaald gewicht. Met andere woorden: hoe hoger de energiedichtheid, hoe meer energie een accu kan opslaan bij hetzelfde gewicht.

De energiedichtheid is een belangrijke factor die bepaalt hoeveel energie (en hoe lang) een accu kan produceren en dus hoe groot de actieradius van de elektrische auto is. Een hoge energiedichtheid is belangrijk om het totale gewicht van de batterij zo laag mogelijk te houden en tegelijkertijd zoveel mogelijk energie op te slaan om daarmee de actieradius van de auto te maximaliseren.

Vergeleken met een traditionele loodzuuraccu met een energiedichtheid van ongeveer 50-100 Wattuur per kg (Wh/kg), hebben lithium-ion accu’s een energiedichtheid van ongeveer 260-270 Wh/kg. Dit maakt lithium-ion accu's de beste keuze voor compacte toepassingen die een lange acculevensduur nodig hebben, zoals telefoons, laptops en natuurlijk elektrische auto’s.

Hoewel lithium-ion accu’s al een hoge energiedichtheid hebben, wordt er veel onderzoek gedaan om de energiedichtheid van de bestaande lithium-ion accu’s verder te verbeteren. Nieuwe productieprocessen en samenstellingen van de accu zullen de energiedichtheid naar verwachting verder opvoeren tot zo’n 500 Wh/kg. Hierdoor neemt de actieradius van nieuwe auto’s toe terwijl het gewicht verder afneemt.

Hoe zit het met het gewicht van de traditionele accu?

Het ligt misschien voor de hand, maar in tegenstelling tot benzineauto’s doen de accu’s in elektrische auto’s veel meer dan alleen de auto starten en de lampen laten branden. Accu’s zijn voor EV’s dé belangrijkste krachtbron en moeten dus veel meer capaciteit hebben dan de accu’s in auto’s met de traditionele verbrandingsmotor.

Omdat ze veel meer energie bevatten, zijn ze aanzienlijk groter en zwaarder dan conventionele autoaccu’s. Daarom heeft een typische loodzuuraccu maar een gewicht tussen 11 kg en 22 kg, terwijl EV-accu’s doorgaans honderden kilo's wegen.

Zijn elektrische auto’s zwaarder dan benzineauto’s?

Als er zo'n verschil is tussen de accu’s van elektrische auto’s en benzineauto's, wegen elektrische auto’s dan ook meer? Het antwoord is: meestal wel. EV's zijn inderdaad meestal zwaarder vanwege hun zware accu.

Dat gezegd hebbende; dat verschil zit wel wat genuanceerder in elkaar.

Hoewel de accu’s van EV’s zwaarder zijn, zijn hun motoren veel kleiner en lichter dan auto’s met een verbrandingsmotor.

Om het extra gewicht van de accu te compenseren, vervangen EV’s traditionele componenten door lichtgewicht materialen. Hoogwaardig staal, magnesiumlegeringen, aluminiumlegeringen, koolstofvezels en polymeercomposieten kunnen ervoor zorgen dat het brutogewicht tot 50 procent kan worden verminderd. Hierdoor gaat ook het brandstofverbruik naar beneden en dat maakt het steeds efficiënter.

De impact van het accugewicht op het rijgedrag

In tegenstelling tot wat je misschien zou verwachten, kan een zware accu het rijgedrag, de veiligheid en de rijeigenschappen aanzienlijk verbeteren. Naast het gewicht dragen ook de accu’s vorm en de plaats in de auto daar aan bij. De accupakketten worden bewust gemaakt als een lang, plat rechthoekig blok en wordt meestal onder de vloer van de cabine geplaatst.

Dit brengt natuurlijk het zwaartepunt van de auto naar beneden, wat samen met het extra gewicht van de accu zorgt voor een veel stabielere wegligging. Qua rijgedrag uit dit zich in het makkelijker nemen van scherpe bochten. Zelfs bij hogere snelheden heb je minder snel last van onder- of overstuur. Dit maakt EV’s ook makkelijker te besturen in gladde omstandigheden.

Naast het rijgedrag verbetert het gewicht ook de veiligheid van de inzittenden aanzienlijk. Vanwege het lage zwaartepunt is de kans namelijk veel kleiner dat elektrische auto’s bij een ongeval omslaan dan benzineauto's. Bovendien beschermt het extra gewicht de inzittenden om de impact bij een ongeval te verkleinen.

Vooruitgang in accutechnologie

Voor de nieuwkomers in de wereld van elektrische auto’s is het gewicht van de accu vaak verrassend; ze maken namelijk een groot deel uit van het totale gewicht van de auto. Het is de auto’s belangrijkste krachtbron en het gewicht is evenredig met het vermogen (en dus de actieradius) dat nodig is om de auto van energie te voorzien.

De technologie waarmee accu’s worden gemaakt, ontwikkelt zich in rap tempo. Met name de energiedichtheid maken autofabrikanten grote stappen. Het zorgt voor een grotere actieradius zonder dat daarbij het accuformaat ook toeneemt. Nieuwe materialen maken de accu daarbij ook lichter en dus ook efficiënter.