211service.com
De technologie van de A123 was gewoon niet goed genoeg
Ondanks de handenwringend over de rol van de overheid bij het ondersteunen van schone energie en de wanhoop van sommige waarnemers over de toekomst van elektrische voertuigen, is de echte reden dat A123 Systems faalde, aantoonbaar veel eenvoudiger. De fabrikant van lithium-ionbatterijen, die eerder deze week faillissement aanvroeg, wedde op technologie die niet geavanceerd genoeg was om de inherente voordelen van gevestigde fabrikanten te overwinnen en met hen te concurreren.
De technologie van A123, gebaseerd op elektrodepoeders op nanoschaal, was veiliger en veel krachtiger dan de bestaande alternatieven toen deze in 2006 werd geïntroduceerd. De technologie hielp GM ervan te overtuigen dat lithium-ionbatterijen konden worden gebruikt in plug-inhybrides, wat belangrijk was voor de ontwikkeling van de Chevrolet Volt. Maar grote batterijfabrikanten haalden het snel in. Hoewel ze niet noodzakelijkerwijs de prestaties van de A123 op alle gebieden konden evenaren, kwamen ze dicht genoeg in de buurt om aan de behoeften van autofabrikanten te voldoen.
Ondanks een nauwe werkrelatie met GM, verloor A123 het contract voor de Volt aan de Koreaanse gigant LG Chem, die meer conventionele elektrodematerialen gebruikte, maar een nieuw materiaal introduceerde om de elektroden te scheiden en de veiligheid van de batterijen te verbeteren. Sindsdien heeft A123 verschillende productiecontracten getekend met grote autofabrikanten, maar dat zijn tot nu toe niet erg grote bestellingen geweest - niet genoeg voor het bedrijf om zijn fabrieken op volle capaciteit te laten draaien, wat de kosten zou hebben gedrukt. Grote contracten voor voertuigen zoals de Nissan Leaf, de nieuwe elektrische Focus van Ford en de plug-in Prius van Toyota gingen allemaal naar meer gevestigde batterijfabrikanten.
En hoewel de technologie van de A123 een verbetering was ten opzichte van bestaande batterijen die in elektrische voertuigen worden gebruikt, was het niet goed genoeg om dergelijke auto's, of plug-inhybrides, op grote schaal te laten concurreren met conventionele voertuigen. Hoewel ze veel compacter zijn dan de loodzuur- en nikkelmetaalhydridebatterijen die in de vroege generaties elektrische voertuigen en hybrides werden gebruikt, blijven lithium-ionbatterijen van A123 en andere fabrikanten duur, goed voor misschien $ 15.000 van de kosten van een auto (zie Will Elektrische voertuigen eindelijk slagen?). Elektrische voertuigen zijn twee keer zo duur als hun benzine-equivalenten, grotendeels vanwege de batterijen.
Nu gevestigde fabrikanten van lithium-ionbatterijen batterijen ontwikkelen voor de automarkt, zullen startups die hopen door te breken in de industrie voor nog grotere uitdagingen komen te staan dan A123 deed. Batterijfabrikanten hebben de afgelopen jaren de kosten verlaagd, van ongeveer $ 1.000 per kilowattuur tot $ 500 per kilowattuur, zegt Yet-Ming Chiang, een materiaalwetenschapper aan het MIT en een van de oprichters van A123. En die kosten zullen de komende tien jaar waarschijnlijk opnieuw worden gehalveerd, zegt hij. Als startups willen slagen, moeten ze iets veel goedkopers en beter presterends aanbieden.
Het United States Advanced Battery Consortium, een samenwerking tussen grote Amerikaanse autofabrikanten, heeft als doel de kosten terug te brengen tot minder dan $ 150 per kilowattuur om grootschalige commercialisering van elektrische voertuigen te realiseren. De conventionele benadering van lithium-ionbatterijen zal de kosten niet genoeg verlagen, zegt Chiang. Het kan ze met een factor twee verlagen, maar niet met een factor vier. En op de lange termijn moeten we een achterstand van een factor vier of meer hebben. (Chiang sprak met) Technologie beoordeling in zijn hoedanigheid van MIT-professor, niet als vertegenwoordiger van A123 Systems.)
Dat betekent waarschijnlijk ofwel een radicaal andere lithium-iontechnologie of geheel nieuwe soorten chemie. In 2010 richtte Chiang een startup op, 24M, om een andere strategie voor goedkope batterijen uit te proberen - een technologie waarbij elektroden worden opgeslagen in reservoirs en in een cel worden gepompt om elektriciteit op te wekken (zie Een autobatterij voor de helft van de prijs).
En verschillende andere startups volgen andere nieuwe benaderingen voor het maken van goedkope batterijen. Pellion, gevestigd in Cambridge, Massachusetts, en opgericht door MIT-onderzoekers Gerbrand Ceder en Robert Doe, ontwikkelt bijvoorbeeld nieuwe magnesium-ionbatterijen die de energieopslag twee tot drie keer kunnen vergroten en die op bestaande apparatuur kunnen worden vervaardigd (zie Wat als Elektrische auto's waren beter?). Sakti3, dat is gevestigd in Ann Arbor, in de buurt van de grote autofabrikanten in Michigan, ontwikkelt solid-state batterijen die de gevaarlijke vloeibare elektrolyten die in conventionele lithium-ionbatterijen worden gebruikt, elimineren, deels door de energieopslag mogelijk te verdubbelen door de behoefte te verminderen voor veiligheidssystemen, aldus het bedrijf.
Maar zelfs als deze bedrijven erin slagen nieuwe batterijen te ontwikkelen, zullen ze moeten concurreren met gevestigde spelers die ook grote veranderingen in de lithium-iontechnologie onderzoeken. Toyota, dat een joint venture heeft met batterijmaker Panasonic, ontwikkelt bijvoorbeeld solid-state batterijen die vergelijkbaar zijn met de batterijen die Sakti3 nastreeft.
[Correctie: in de originele versie van het artikel stond dat de vloeibare elektrolyt zelf omvangrijk is. Het zijn de veiligheidssystemen die ze nodig hebben die bulk toevoegen aan een batterij.]