Een nieuwe generatie fietsbatterijen?

In 2022 zijn elektrische fietsen doorgaans uitgerust met een Lithium-Ion fietsbatterij. Dit is een degelijke accu die veel betere eigenschappen heeft dan oudere types. Als je een e-bike koopt let je er best op dat je fiets in uitgerust met een dergelijke batterij.

Maar de fietssector staat niet stil. Op dit moment wordt er volop gewerkt aan een nieuwe generatie fietsbatterijen die werken met Lithium-Titanium-Oxide.

De batterij kan 20.000 keer opgeladen worden vooraleer ze versleten is, heeft vrijwel geen risico op brand, is snel op te laden en werkt ook perfect tijdens winterse temperaturen onder het vriespunt.

Het Amerikaanse ZapBatt geeft aan dat ze de nodige technologie hebben ontwikkeld om het gebruik van Lithium-Titanium-Oxide fietsaccus’s in de nabije toekomst mogelijk te maken. Hiervoor werd een samenwerking aangegaan met batterijfabrikant Toshiba.

Een nieuwe generatie fietsaccu’s

ZapBatt’s Artificial Intelligence (AI) softwaretechnologie en next-gen batterijhardware worden samengevoegd met Toshiba’s Lithium-Titanium-Oxide (LTO) batterijcellen om een nieuwe batterijoptie te creëren voor de micro-mobiliteitsmarkt.

Deze gecombineerde oplossing maakt van Lithium-Titanium-Oxide een sneller, slimmer en zuiniger accusysteem, terwijl batterijbeheer en -optimalisatie in real-time mogelijk zijn.

De fietsbatterij kan in 20 minuten of minder volledig worden opgeladen en kan tot wel 20.000 keer worden opgeladen, zodat het niet meer nodig is om de fietsaccu vaak te vervangen.

“ZapBatt ontsluit het potentieel van Toshiba’s LTO-chemie voor een verscheidenheid aan industrieën en nieuwe markten. Het bedrijf heeft daarvoor specifieke technologie en een echte oplossing die binnenkort op de markt komt”, aldus Greg Mack, Vice President & General Manager – Power Electronics Division, bij Toshiba. “Met de hardware en software van ZapBatt en onze LTO-chemie is er geen andere oplossing op de markt die zo snel, veilig en kosteneffectief is.”

Uitdagingen en oplossingen

Toshiba keek naar ZapBatt om drie uitdagingen van het gebruik van LTO chemie in batterijen op te lossen:

  • Chips: er waren geen chips voorhanden om om te werken met lithium titanium oxide. Het voor LTO geoptimaliseerde batterijbeheersysteem (BMS) van ZapBatt werkt met de unieke voltages van LTO. Het heeft de mogelijkheid om opnieuw te worden geconfigureerd om zich aan te passen naarmate de celchemie groeit, waardoor een programmeerbare chip ontstaat die met andere chemieën en voltages kan werken.
  • Spanning: ZapBatt’s unieke Bi-directional adaptive terminal voltage (BATV) technologie maakt het mogelijk de spanning van het batterijsysteem digitaal te regelen met software. Dit is als een ‘universele adapter’.
  • Energiedichtheid: energiedichtheid is een grote uitdaging. Geïntegreerde AI stelt de batterij in staat de prestaties van het systeem te verbeteren door te analyseren hoe energie wordt gebruikt, zoals verbeterd regeneratief remmen voor e-bikes. Andere batterijsoorten hebben niet de flexibiliteit om energie zo snel in en uit te voeren.

“Voor wereldwijde koolstofreductie en elektrificatie hebben we nu betere batterijoplossingen nodig, niet pas over tien jaar. Om dit probleem aan te pakken, hebben we samengewerkt met Toshiba om Lithium-Titanium-Oxide tot leven te laten komen, snel een brug te slaan naar nieuwe markten en maximale economische en milieuvoordelen te bieden,” zegt Charlie Welch, CEO en medeoprichter van ZapBatt. “In tegenstelling tot andere chemievormen is Lithium-Titanium-Oxide zeer efficiënt in een verscheidenheid van omstandigheden, niet alleen op een laboratoriumbank.”

Kenmerken van de accu

Toshiba’s LTO-cellen zijn ideaal voor alle vormen van elektrische fietsen dankzij hun hoge prestatiekenmerken in verschillende categorieën.

  • De SCiB-cellen zijn ontworpen voor snel opladen en omgevingen met een hoog vermogen met een minimale afname van de functie, zelfs na duizenden keren opladen en gebruiken.
  • De cellen bieden tot 100 procent bruikbare lading zonder de levensduur van de cyclus te verkorten, waardoor ze langer kunnen worden gebruikt.
  • De cellen presteren goed bij vriestemperaturen tot -30 graden Celsius, vergeleken met 0 graden Celsius voor typische Li-ion.

Brandrisico van de fietsaccu is minimaal

LTO batterijen hebben vrijwel geen risico voor accubrand. De meeste branden met een elektrische fiets ontstaan door lithium-ion batterijen die oxiden van nikkel, mangaan, aluminium of kobalt bevatten. Dit type chemische brand ontstaat meestal wanneer de fietsbatterij wordt doorboord, schade oploopt, slecht is vervaardigd, te intensief wordt gebruikt of intern defect raakt.

Door het ontbreken van koolstof op de anode-oppervlakken en het feit dat LTO vrij is van deze oxiden (vergelijkbaar met lithium-ijzer-fosfaat), is de accu-chemie effectief immuun voor thermische runaway en accubranden.

Software van de fietsbatterij

Samen met de Toshiba SCiB-cellen maakt de software van ZapBatt gebruik van een combinatie van machinaal leren en eigen hardware om de accuprestaties voortdurend te verbeteren. De software van het bedrijf analyseert 26 datapunten, die laten zien hoe de batterij presteert. Zo kan het opladen verbeteren, waarbij de software met de fietsbatterij communiceert. De fietsaccu’s verstrekken gegevens, waardoor het systeem nog energie-efficiënter kan worden.

Daarnaast heeft ZapBatt een nieuwe hardware oplossing gebouwd voor hun lithium titanium oxide systeem genaamd BATV of Bi-Directional Adaptive Terminal Voltage. Deze technologie laat het systeem toe om de batterij voltage input/output volledig digitaal te controleren met software, waardoor LTO naadloos kan integreren in een brede waaier van toepassingen.

“De bi-directionele adaptieve terminal voltage (BATV) technologie van ZapBatt stelt de batterij in staat zichzelf te herconfigureren op basis van de behoeften van de klant, waardoor het in wezen een universele adapter wordt die het potentieel heeft om het batterijlandschap volledig te veranderen,” zegt Amiad Zionpur, Chief Operating Officer van ZapBatt.

“Door deze unieke mogelijkheid kan de batterij in veel verschillende toepassingen worden gebruikt, van elektrische fietsen tot consumentenproducten.”

Het bedrijf voert verschillende proefdemonstraties voor micro-mobiliteit uit in Noord-Amerika en de batterijen zullen naar schatting begin 2023 commercieel beschikbaar zijn.

Over ZapBatt

Het in Zuid-Californië gevestigde ZapBatt, dat onlangs een partnerschap is aangegaan met Toshiba, is een batterijproducent voor verschillende markten, waaronder elektrische fietsen en consumentenproducten. ZapBatt maakt gebruik van een combinatie van machine learning en op maat gemaakte next-generation hardware met superieure Lithium-Titanium-Oxide batterijtechnologie, die een langere levensduur biedt, een snellere oplaadtijd en geen risico op brand.

Bron – Foto: Zapbatt.com – Business Wire