Betere lithiumbatterijen om een ​​testvlucht te krijgen

Wetenschappers weten al tientallen jaren dat lithium-metaalbatterijen een krachtige combinatie van energiedichtheid en compactheid bieden. Helaas brengen deze batterijen ook uitdagingen met zich mee: ze zijn moeilijk op te laden en ze hebben de ongelukkige neiging om in brand te vliegen.

Opstarten in Massachusetts SolidEnergy Systems , gesponnen uit het MIT-lab van Donald Sadoway in 2012 beweert deze problemen te hebben opgelost met een nieuwe anodestructuur en hybride elektrolyt. Qichao Hu, de oprichter van SolidEnergy, toonde afgelopen herfst voor het eerst een prototype dat half zo groot is als een iPhone 6-batterij en een langere batterijduur per oplaadbeurt biedt. Het bedrijf zegt dat het begin volgend jaar batterijen voor smartphones zal verkopen en voor elektrische voertuigen in 2018. Ten eerste gaat het echter achter een meer gespecialiseerde markt aan: drones.

Hu wijst met name op de drones en ballonnen op grote hoogte die worden ontwikkeld om wifi te bieden in afgelegen gebieden. Ze moeten worden gevoed door batterijen, maar de huidige levensduur van lithium-ionbatterijen is erg kort en de batterijen zijn zwaar. De nieuwe batterij van SolidEnergy, zegt hij, biedt dezelfde capaciteit met de helft van het volume en de helft van het gewicht.

Afgelopen herfst toonde SolidEnergy een prototype dat half zo groot is als een iPhone 6-batterij, maar een langere batterijduur per oplaadbeurt biedt.

Batterijen verkopen voor dronefabrikanten zou een slimme manier kunnen zijn om een ​​nieuw batterijbedrijf binnen te treden, waarvan er vele moeite hebben gehad om te concurreren met gevestigde batterijleveranciers zoals Panasonic, dat een contract van meerdere miljarden dollars heeft om de fabrikant van elektrische auto's Tesla van batterijen te voorzien . Maar hoewel de technologie van SolidEnergy nieuw is, is het nog steeds niet bewezen op de schaal die nodig is om een ​​deel van de groeiende dronemarkt te veroveren, om nog maar te zwijgen van mobiele telefoons en elektrische voertuigen.

Lithium-ionbatterijen, die tegenwoordig in het overwicht van mobiele telefoons en elektrische voertuigen worden aangetroffen, gebruiken een verscheidenheid aan lithiumoxideverbindingen voor de kathode en een niet-lithiummateriaal (meestal grafiet) voor de anode. Lithium-metaalbatterijen gebruiken daarentegen een metallisch-lithiumanode. Het is al lang bekend dat lithium-metaalbatterijen hogere energiedichtheden bieden, maar hun vluchtigheid maakt ze problematisch.

Het product van SolidEnergy is een lithium-metaalbatterij met een dunne, hoogenergetische anode gemaakt van lithium-metaalfolie, in plaats van het meer gebruikelijke grafiet. De belangrijkste innovatie van SolidEnergy zit echter in de elektrolyt. Om de neiging van de anode om bemost te worden of bedekt te raken met bulten die kortsluiting kunnen veroorzaken, te verminderen, heeft Hu een hybride elektrolyt ontwikkeld dat bestaat uit een dunne, vaste coating op de anode, die het lithiummetaal beschermt tegen reactie met het vluchtige elektrolyt, en een vloeibare elektrolyt in de kathode, die de batterij helpt functioneren bij lagere temperaturen.

De effectiviteit van de technologie is op dit moment moeilijk te beoordelen, omdat Hu zijn werk niet in een wetenschappelijk tijdschrift heeft gepubliceerd. En SolidEnergy staat nu voor de uitdaging die veel veelbelovende batterij-startups heeft doen ontsporen: de technologie op de markt brengen.

Hu lanceerde SolidEnergy net toen de batterij-startup A123 faillissement aanvroeg. We hadden geen faciliteiten, geen financiering, geen laboratoria om batterijen te bouwen, herinnert Hu zich. Een bezoek aan het laboratorium van A123 in Waltham, Massachusetts, resulteerde in een ongebruikelijke regeling: het nieuwe bedrijf zou de productielijn van A123 gebruiken. Ze hadden een mooie faciliteit om batterijen te bouwen en ze leerden me eigenlijk hoe ik ze moest bouwen, zegt Hu. Toen A123 in 2013 werd overgenomen door het Chinese conglomeraat Wanxiang Group, tekende Hu een overeenkomst om de faciliteit te blijven gebruiken. Die overeenkomst loopt dit najaar af en SolidEnergy verhuist naar ruimere vertrekken in Woburn.

Door gebruik te maken van de faciliteit van A123, zegt Hu, dwong SolidEnergy om een ​​prototype-apparaat te ontwikkelen dat zou kunnen worden gebouwd met behulp van conventionele lithium-ion-productietools. Als we onze eigen laboratoria hadden gebouwd, zouden we ons op materialen hebben gefocust en zouden we er eigenlijk een heel productieproces omheen moeten ontwikkelen, zegt Hu. Dat is het grootste probleem met batterijbedrijven: ze beginnen met zeer interessante materialen en bedenken dan een proces om hen heen dat niet schaalbaar is. Voor ons gold het tegenovergestelde: we moesten een materiaal ontwerpen dat we in een grootschalige productielijn konden pluggen.

Toch twijfelen sommigen aan het ambitieuze schema van Hu. Om van een werkend prototype in oktober 2015 naar consumentenbatterijen begin 2017 en EV's in 2018 te gaan, is een ongelooflijk agressief tijdschema, zegt Jim McDowall, directeur bedrijfsontwikkeling bij batterijfabrikant Saft, in een e-mail.

NAAR nieuw rapport van Lux Research constateert dat een nieuwe technologie voor energieopslag in zes jaar ongeveer $ 1 miljard kost om op de markt te brengen. SolidEnergy heeft tot nu toe $ 18 miljoen opgehaald in twee financieringsrondes.

zich verstoppen