Solid-state accu’s vinden eerste toepassing in humanoïde robots, niet in elektrische auto’s
De eerste commerciële toepassing van solid-state accu’s – lang beschouwd als de ‘droomaccu’ – zal naar verwachting eerder in humanoïde robots zijn dan in elektrische voertuigen. De beperkte ruimte en veiligheidseisen die inherent zijn aan robots sluiten precies aan bij de kernsterkten van solid-state technologie, zo stellen analisten.
Volgens bronnen binnen de sector versnelt het Zuid-Koreaanse Samsung SDI (Samsung SDI) de ontwikkeling van solid-state accu’s met als doel serieproductie in de tweede helft van 2027. Het bedrijf heeft robots officieel aangewezen als een primaire toepassing voor deze technologie. De aankondiging van Samsung SDI in juli, waarin het liet weten 16 biljoen won (circa 10,62 miljard CHF) te investeren in Ulsan tegen 2040 voor een productiecentrum voor accu’s van de volgende generatie, maakt deel uit van deze strategie.
Solid-state accu’s werden lange tijd beschouwd als een technologie om de actieradius van elektrische voertuigen te vergroten en het brandgevaar te verminderen. Het belangrijkste voordeel ligt in het vermogen om meer energie in hetzelfde volume te verpakken, terwijl de veiligheid gewaarborgd blijft. De gedachte dat robots deze eigenschappen nog urgenter nodig hebben, krijgt echter steeds meer bijval.
Een elektrisch voertuig kan zijn gehele onderzijde vullen met accu’s, maar een humanoïde robot heeft slechts een borstkas-grote ruimte beschikbaar. Bovendien kunnen robots niet afhankelijk zijn van stroomkabels. Ze kunnen niet aan een stopcontact door een fabriekshal dwalen, dus het uithoudingsvermogen van de accu staat gelijk aan de werktijd.
De huidige bedrijfsduur van humanoïden is beperkt tot 2 à 4 uur per lading. De Optimus Gen2 van Tesla (Tesla) beweegt ongeveer 2 uur dynamisch op een accu van 2,3 kWh, terwijl de Atlas van Hyundai Motor Group (Hyundai Motor Group) circa 4 uur werkt met 3,7 kWh. Aangezien fabrieksdiensten 8 tot 12 uur duren, zou een robot twee of drie keer per dag van accu moeten wisselen om een menselijke medewerker te vervangen.
Telkens wanneer een robot loopt, een arm uitstrekt of een voorwerp optilt, draaien tientallen gewrichtsmotoren en AI-berekeningen gelijktijdig. Het systeem vereist stoten van hoog piekvermogen. Het simpelweg vergroten van de accu creëert een paradox: de robot verbruikt meer energie voor het dragen van het extra gewicht. En aangezien robots naast mensen werken, is veiligheid essentieel.
Waar elektrische voertuigen een strijd zijn om de accukosten te verlagen, zijn humanoïden een gevecht om de energiedichtheid uit beperkte ruimtes te maximaliseren. Precies daarop richt solid-state technologie zich. Omdat de vaste elektrolyt tevens als separator dient, kan die ruimte worden gevuld met actief materiaal, wat de energiedichtheid verhoogt. Zuid-Koreaanse accufabrikanten onderzoeken ook anodevrije ontwerpen die het anodemateriaal minimaliseren.
De markt wacht niet af op de komst van solid-state accu’s. Het Zuid-Koreaanse LG Energy Solution (LG Energy Solution) levert cilindrische accu’s aan meer dan zes wereldwijde robotbedrijven en voert gesprekken over specificaties en productietijdlijnen voor modellen van de volgende generatie. Cilindrische cellen zijn populair vanwege hun schokbestendigheid – de metalen behuizing omhult de cel – en gestandaardiseerde formaten die een snelle levering mogelijk maken.
Japan volgt dezelfde trend. Panasonic Energy (Panasonic Energy) versnelt de ontwikkeling van cilindrische accu’s specifiek ontworpen voor humanoïde robots, terwijl de kleinere industriële solid-state accu’s tussen oktober en december van dit jaar als proeflevering beschikbaar komen. Deze knoopcel- en prismatische cellen, die bestand zijn tegen temperaturen tot 150°C, zullen eerst worden gebruikt in aan hitte blootgestelde apparatuur zoals sensoren en bewakingsapparaten in industriële robots. Het bedrijf liet weten dat commerciële contracten voor robotaccu’s nog niet zijn afgerond.
De tijdlijnen voor serieproductie van solid-state accu’s zijn vergelijkbaar in Zuid-Korea en Japan, maar de eerste toepassing verschilt. Toyota (Toyota) en Idemitsu (Idemitsu) richten zich op 2027–2028 om elektrische voertuigen met sulfide-gebaseerde solid-state accu’s op de markt te brengen. Beide bedrijven behoren tot de wereldleiders in patenten op het gebied van solid-state accu’s en sulfide-elektrolyten. Feitelijk heeft Zuid-Korea robots als eerste klant gekozen, terwijl Japan voor elektrische voertuigen heeft gekozen.
Japan heeft goede redenen om gevoelig te zijn voor verschuivingen in het landschap van robotaccu’s. Volgens de International Federation of Robotics (International Federation of Robotics) is Japan verantwoordelijk voor 38% van de wereldwijde robotproductie. Als humanoïden in serieproductie gaan en de accu-specificaties veranderen, zal de vraag naar componenten en materialen dienovereenkomstig verschuiven. Een consortium van 13 bedrijven, geleid door de Waseda Universiteit en Murata Manufacturing, streeft in dezelfde context naar serieproductie van humanoïden tegen 2027.
Autofabrikanten concretiseren eveneens hun robotproductieplannen. Hyundai Motor Group plant tegen 2028 een productiesysteem in de VS op te zetten voor 30.000 robots per jaar en meer dan 25.000 Atlas-eenheden in de eigen fabrieken in te zetten. Tesla is begonnen met de voorbereidingen voor de serieproductie van de derde generatie Optimus.
Prijs blijft een cruciale factor
Ondanks de technische voordelen en marktverwachtingen zullen solid-state accu’s niet onmiddellijk commerciële toepassing vinden. Zelfs afgezien van de uitdagingen in het productieproces, blijft de hoge kostprijs een aanzienlijke hindernis.
Marktonderzoeksbureau SNE Research (SNE Research) schat dat de prijzen voor solid-state accu’s in de aanvankelijke serieproductie en pilotfase volgend jaar zullen variëren van 360 tot 540 CHF per kWh. Dat is drie tot vier keer de kosten van LFP-accusystemen van 72,9 CHF per kWh en NCM-ternaire accusystemen van 115,2 CHF per kWh.
Volgens een analyse van het POSCO Research Institute (POSCO Research Institute), uitgaande van een commerciële prijs voor een humanoïde robot van 4.500 CHF per eenheid, zou een overstap van NCM-ternaire accu’s naar LFP de prijs van de robot met slechts 1,9% verlagen. Omdat elke robot relatief weinig accucapaciteit gebruikt, zijn kostprijsbesparingen vergelijkbaar met die in elektrische voertuigen moeilijk te realiseren.
Daarentegen zou de toepassing van solid-state accu’s de prijs van de robot met 14 tot 17% verhogen en het aandeel accukosten opdrijven naar 20 tot 24%. Dit aandeel van de accukosten is het percentage van de verkoopprijs van een robot dat aan de accu kan worden toegeschreven.
De sector beschouwt een passend aandeel accukosten voor robots als ongeveer 10%. Met actuatoren, grijpers en AI-chips die allemaal strijden om budget, kunnen kosten niet uitsluitend op accu’s gericht zijn. Zelfs met een marge tot 15% om rekening te houden met prestatieverbeteringen, zouden solid-state prijzen moeten dalen tot 315 CHF per kWh om financieel haalbaar te zijn.
Prijsvoorspellingen bieden echter ruimte om deze drempel te overschrijden. Hetzelfde instituut verwacht dat de prijzen voor solid-state accu’s tegen 2030 zullen dalen tot 135 à 180 CHF per kWh en op de lange termijn tot 90 CHF. Het break-evenpunt van 315 CHF van de sector ligt daarmee tussen de huidige range van 360 à 540 CHF en die voorspelling.
Concurrentie op standaarden, aangejaagd door China, is een andere variabele
China is een andere onzekere factor. Eind vorig jaar publiceerde China als eerste land een ontwerp-nationale standaard voor de terminologie en classificatie van solid-state accu’s voor de automobielsector. De standaard werd op 1 juli van dit jaar formeel van kracht als GB/T 43568-2026. Deze aanpak om standaarden vast te leggen voordat de technologie volwassen is, heeft de sector al eerder ervaren met LFP-accu’s, en Zuid-Koreaanse bedrijven volgen dit nauwlettend.
Ondertussen vordert de opbouw van Tesla’s toeleveringsketen voor robots snel. Het robotica-team van Tesla arriveerde op 16 september in Ningbo, China, en begon de volgende dag met nieuwe audits voor serieproductie bij componentleveranciers in de Yangtze River Delta-regio. De audit omvat productielijnen, kwaliteitssystemen en productiecapaciteiten, waarbij sommige leveranciers naar verluidt al robotgerelateerde orders hebben binnengehaald.
Volgens bekendmakingen van Tesla is de derde generatie Optimus het eerste model dat is ontworpen met het oog op serieproductie, met een initiële productiecapaciteit van ongeveer 1 miljoen exemplaren per jaar. Een productiesysteem van de vierde generatie, dat in Austin, Texas, zal worden gebouwd, streeft naar ongeveer 10 miljoen exemplaren per jaar.
Deze ontwikkelingen tonen aan dat de vraag naar robotaccu’s niet louter speculatief is, maar gekoppeld aan concrete productieplanningen. Uiteindelijk is de kernvraag eenduidig: zullen robots tegen prijzen worden verkocht die hoog genoeg zijn om solid-state accu’s te accommoderen, of zullen solid-state accu’s goedkoop genoeg worden om in robots te passen?
