De batterijen van 24M kunnen beter gebruik maken van wind- en zonne-energie

Lithium-ionbatterijen voeden alles, van smartphones tot elektrische voertuigen. Ze zijn zeer geschikt voor het werk omdat ze kleiner en lichter zijn, sneller opladen en langer meegaan dan andere batterijen. Maar ze zijn ook complex en dus kostbaar om te maken, wat de massale acceptatie van elektrisch vervoer en grootschalige energieopslag heeft belemmerd.

Yet-Ming Chiang denkt dat zijn startup 24M het antwoord heeft. De sleutel is een halfvaste elektrode. In een conventionele lithium-ionbatterij worden vele dunne lagen elektroden op elkaar gestapeld of op elkaar gerold om een ​​cel te produceren. Lithium-ionbatterijen zijn het enige product dat ik ken, behalve baklava, waar je zoveel dunne lagen op elkaar stapelt om volume op te bouwen, zegt Chiang, medeoprichter en hoofdwetenschapper bij 24M en professor materiaalkunde aan het MIT. Ons doel is om via een zo eenvoudig mogelijk proces een lithium-ionbatterij te maken.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juli 2016

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

De innovatie van Chiang, die werd ontwikkeld in zijn MIT-lab, is een elektrode die wordt gevormd door poeders te mengen met een vloeibare elektrolyt om een ​​kleverige slurry te maken. Het ontwerp stelt 24M in staat om de hoeveelheid energieopslagmateriaal in een batterij te vergroten en deze 15 tot 25 procent meer capaciteit te geven dan conventionele lithium-ionbatterijen van hetzelfde formaat.

Bekijk de rest van het pakket

• 50 slimste bedrijven

Het nieuwe ontwerp is ook sneller en goedkoper te maken. Typische grote fabrieken voor het maken van lithium-ionbatterijen kosten ongeveer $ 100 miljoen om te bouwen, deels omdat gespecialiseerde machines nodig zijn om de elektrodefilm te coaten, drogen, snijden en comprimeren. Omdat de halfvaste elektrode deze stappen niet vereist, zegt 24M, kunnen de batterijen in een vijfde van de tijd en in veel kleinere fabrieken worden geproduceerd.

Als zijn technologie slaagt, zou 24M een van de eerste bedrijven kunnen zijn die de kosten van lithium-ionbatterijcellen verlaagt tot minder dan $ 100 per kilowattuur, van $ 200 tot $ 250 vandaag. Dat is het punt waarop elektrische auto's op kosten kunnen concurreren met verbrandingsmotoren.

Om dat doel tegen 2020 te halen, moet 24M opschalen van zijn bestaande proefproductielijn in Cambridge, Massachusetts, naar grootschalige fabricage. Het bedrijf is van plan in 2017 een fabriek te bouwen, waarschijnlijk in samenwerking met een groot industrieel bedrijf, en zijn eerste product begin 2018 te lanceren. Het hoopt dat nutsbedrijven zijn batterijen zullen kopen om elektriciteit van wind- en zonneparken op te slaan en stroom te leveren tijdens piekvraag. uur.

Een technicus analyseert het poeder dat in de slurry terechtkomt die de kathode van de batterij zal worden. Het proces omvat het mengen van poedervormige materialen (lithiumijzerfosfaat, grafiet) met een gepatenteerd vloeibaar elektrolyt.

De halfvaste elektrode heeft een deegachtige consistentie en kan worden vervormd zonder falen of vlam vatten. Het bedrijf beweert dat deze hoge misbruiktolerantie het ontwerp tot de veiligste lithium-ionbatterij ooit maakt.

De halfvaste elektrode heeft een deegachtige consistentie en kan worden vervormd zonder falen of vlam vatten. Het bedrijf beweert dat deze hoge misbruiktolerantie het ontwerp tot de veiligste lithium-ionbatterij ooit maakt.

Deze machine, die in 2014 is ontwikkeld als onderdeel van de proefproductielijn van 24M, maakt de anode en kathode van de batterij afzonderlijk en combineert ze vervolgens tot één cel. Het proces duurt minder dan twee minuten.

Eerst geeft de machine stukjes folie af. Vervolgens brengt het drijfmest aan. Vervolgens voegt de machine de separator van de batterij toe - poreus plastic dat elektrische kortsluiting voorkomt - en verbindt de anode met zijn kathodemaat. Dit creëert een eenheidscel, die alles bevat wat de batterij nodig heeft om te werken, maar de uiteindelijke verpakking mist.

Eerst geeft de machine stukjes folie af. Vervolgens brengt het drijfmest aan. Vervolgens voegt de machine de separator van de batterij toe - poreus plastic dat elektrische kortsluiting voorkomt - en verbindt de anode met zijn kathodemaat. Dit creëert een eenheidscel, die alles bevat wat de batterij nodig heeft om te werken, maar de uiteindelijke verpakking mist.

Eenheidscellen zijn gestapeld om de batterijcapaciteit te vergroten. Technici lassen vervolgens de lipjes van de cellen aan elkaar om een ​​stapelcel te maken en vacuüm te verzegelen in een aluminium zakje. Lassen en verpakken zijn twee van de weinige processen die 24M niet heeft geautomatiseerd op zijn pilotlijn.

Eenheidscellen zijn gestapeld om de batterijcapaciteit te vergroten. Technici lassen vervolgens de lipjes van de cellen aan elkaar om een ​​stapelcel te maken en vacuüm te verzegelen in een aluminium zakje. Lassen en verpakken zijn twee van de weinige processen die 24M niet heeft geautomatiseerd op zijn pilotlijn.

Batterijen wachten voor en na het testen. Volgens 24M duurt het maar een paar uur om van grondstof naar batterijen te gaan die klaar zijn om getest te worden. In een conventionele lithium-ionfabriek zou dat proces ongeveer een week duren.

Het bedrijf praat ook met fabrikanten van elektrische voertuigen, maar beschouwt EV's als een secundaire focus. Het is begrijpelijk dat Chiang voorzichtig zou zijn in die markt. A123 Systems, een batterijbedrijf dat hij mede heeft opgericht, vroeg in 2012 faillissementsbescherming aan nadat hij te veel geld had uitgegeven aan het bouwen van grote batterijfabrieken om autofabrikanten te bevoorraden. Daarentegen, zegt Chiang, zijn de productietechnologieën van 24M ontworpen om modulair te zijn en indien nodig efficiënter te kunnen worden opgeschaald.

zich verstoppen