Levensduur van batterijen verlengen door pulserend laden

Waarom dit belangrijk is voor dagelijkse bestuurders

Snel een elektrische auto opladen is handig, maar het heeft een verborgen prijs: de batterij kan sneller slijten, waardoor auto’s duurder en minder duurzaam worden. Deze studie onderzoekt een schijnbaar simpel idee — batterijen in snelle aan-uitpulsen opladen in plaats van met een constante stroom — om te zien of zo de laadsnelheid hoog kan blijven terwijl de veroudering van de batterij vertraagt. De bevindingen suggereren dat pulsladen kan helpen dat batterijen van elektrische voertuigen veel langer meegaan zonder ingrijpende wijzigingen aan bestaande hardware.

Zachter laden zonder u te vertragen

Lithium-ionbatterijen, de drijvende kracht achter moderne elektrische auto’s, verliezen geleidelijk capaciteit bij elke laad- en ontlaadcyclus. Traditionele laboratoriumtests laden cellen meestal met een constante stroom, maar in echte auto’s veranderen de vermogensvraagstukken voortdurend. De onderzoekers wilden deze kloof overbruggen door systematisch conventioneel constant-stroomladen te vergelijken met een reeks pulserende laadpatronen. In alle gevallen hielden ze het gemiddelde laadvermogen hetzelfde, zodat eventuele verschillen in veroudering voort zouden komen uit hoe de stroom werd geleverd, niet uit hoeveel energie er werd ingebracht.

Hoe de pulsexperimenten werden uitgevoerd

Het team testte commerciële, energie-geoptimaliseerde lithium-ioncellen in twee hoofdgroepen. In de ene groep werden batterijen opgeladen en ontladen met blokgolfpulsen die wisselden tussen nul en een hogere stroom bij frequenties tussen 10 en 1000 millihertz (dat wil zeggen dat elke volledige aan‑uitcyclus seconden tot minuten duurde). In de andere groep gebruikten ze hogere gemiddelde stromen die relevant zijn voor snel laden en varieerden zowel de pulsfrequentie als het aandeel van de tijd dat de stroom ‘aan’ was (de duty cycle). Constant-stroomtests bij hetzelfde gemiddelde vermogen dienden als referenties. Over honderden cycli pauzeerden de onderzoekers regelmatig de verouderingstests om capaciteit, interne weerstand en subtiele vingerafdrukken van veranderingen in elke elektrode binnen de cel te meten.

Wat de batterijen in de loop van de tijd onthulden

De resultaten waren opvallend. Bij constant-stroomladen nam de capaciteit snel af, waarbij cellen in sommige gevallen na 400 cycli nog maar ongeveer 70% van hun beginwaarde behielden. Wanneer dezelfde cellen werden opgeladen met goed gekozen pulserende patronen, werd het capaciteitsverlies grofweg gehalveerd. Bij pulsfrequenties boven ongeveer 100 millihertz behielden veel batterijen na 400 cycli nog zo’n 90–97% van hun capaciteit. De exacte timing van de pulsen was minder belangrijk dan hoe lang de stroom tijdens elke cyclus aan was: lagere duty cycles, waarbij de batterij frequent korte rustmomenten kreeg, leidden tot duidelijk tragere veroudering dan hogere duty cycles, zelfs wanneer het gemiddelde vermogen identiek was.

Een kijkje in de verborgen slijtage van de batterij

Om te begrijpen waarom pulsen hielpen, gebruikten de onderzoekers meerdere elektrochemische ‘luisterinstrumenten’ die kleine veranderingen in spanning en weerstand interpreteren terwijl de batterij cyclust. Deze analyses wezen naar de negatieve elektrode — de op grafiet gebaseerde zijde die lithium opneemt tijdens het laden — als het belangrijkste probleemgebied. Bij constant-stroom of zeer laagfrequente pulsen werden signaturen geassocieerd met oppervlaktelagen en lithiummetalopbouw veel sterker. Deze veranderingen verhogen de weerstand en vangen actief lithium permanent weg, wat beide de bruikbare capaciteit van de cel schaadt. Daarentegen toonde pulserend laden met hogere frequenties veel kleinere toename in oppervlakteweerstand en minder scheiding in gedrag tussen de twee elektroden, wat overeenkomt met mildere schade en verminderde lithiumplaatvorming.

Implicaties voor toekomstige elektrische voertuigen

Voor bestuurders is het veelbelovende deel van dit werk dat de voordelen niet afhangen van exotische materialen of futuristische laders. De nuttige pulsfrequenties zijn laag genoeg dat bestaande vermogenselektronica in voertuigen en laadstations in principe geprogrammeerd zou kunnen worden om ze te leveren. Door de stroom te herschikken in snelle stoten met korte pauzes — vooral met gematigde duty cycles — zouden fabrikanten laadtijden vergelijkbaar kunnen houden terwijl ze de levensduur van batterijen aanzienlijk verlengen. In eenvoudige bewoordingen laat deze studie zien dat hoe we energie in een batterij stoppen net zo belangrijk kan zijn als hoeveel we erin stoppen, en dat een staccato‑ritme van laden kan helpen dat accu’s van elektrische auto’s langer gezonder blijven.

Bronvermelding: Frenander, K., Jutsell Nilsson, D. & Thiringer, T. Extending battery lifetime by pulsed charging. npj Clean Energy 2, 4 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-025-00013-5

Trefwoorden: lithium-ionbatterijen, pulsladen, elektrische voertuigen, batterijdegradatie, snel opladen