24Ms batterier kunne bedre udnytte vind- og solenergi

Lithium-ion-batterier driver alt fra smartphones til elektriske køretøjer. De er velegnede til jobbet, fordi de er mindre og lettere, oplades hurtigere og holder længere end andre batterier. Men de er også komplekse og dermed dyre at fremstille, hvilket har forhindret masseudbredelsen af ​​elektrisk transport og storskala energilagring.

Alligevel mener-Ming Chiang, at hans startup 24M har svaret. Nøglen er en halvfast elektrode. I et konventionelt lithium-ion-batteri stables eller rulles mange tynde lag af elektroder sammen for at producere en celle. Lithium-ion-batterier er det eneste produkt, jeg kender til udover baklava, hvor man stabler så mange tynde lag for at opbygge volumen, siger Chiang, der er medstifter og chefforsker ved 24M samt professor i materialevidenskab ved MIT. Vores mål er at lave et lithium-ion-batteri gennem den enklest mulige proces.

Denne historie var en del af vores juli 2016-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Chiangs innovation, som blev udviklet i hans MIT-laboratorium, er en elektrode dannet ved at blande pulvere med en flydende elektrolyt for at lave en klistret gylle. Designet gør det muligt for 24M at øge mængden af ​​energilagrende materiale i et batteri og give det 15 til 25 procent mere kapacitet end konventionelle lithium-ion-batterier af samme størrelse.

Se resten af ​​pakken

• 50 smarteste virksomheder

Det nye design er også hurtigere og billigere at lave. Typiske store fabrikker til fremstilling af lithium-ion-batterier koster omkring 100 millioner dollars at bygge, til dels fordi der er brug for specialiserede maskiner til at belægge, tørre, skære og komprimere elektrodefilmen. Da dens halvfaste elektrode ikke kræver disse trin, siger 24M, kan dens batterier produceres på en femtedel af tiden og i meget mindre anlæg.

Hvis dets teknologi lykkes, kan 24M være blandt de første virksomheder til at reducere prisen på lithium-ion battericeller til mindre end $100 pr. kilowatt-time, fra $200 til $250 i dag. Det er det punkt, hvor elbiler kunne konkurrere på omkostningerne med forbrændingskøretøjer.

For at nå dette mål inden 2020 skal 24M opskalere fra sin eksisterende pilotproduktionslinje i Cambridge, Massachusetts, til højvolumen fabrikation. Virksomheden planlægger at bygge en fabrik i 2017, formentlig i partnerskab med en stor industrivirksomhed, og lancere sit første produkt i begyndelsen af ​​2018. Det håber, at forsyningsselskaber vil købe deres batterier til at opbevare elektricitet fra vind- og solparker og levere strøm under spidsbelastning timer.

En tekniker analyserer pulveret, der vil gå ind i gyllen, der bliver batteriets katode. Processen involverer blanding af pulveriserede materialer (lithiumjernfosfat, grafit) med en proprietær flydende elektrolyt.

Den halvfaste elektrode har en dejlignende konsistens og kan deformeres uden at svigte eller gå i brand. Virksomheden hævder, at denne høje misbrugstolerance gør dets design til det sikreste lithium-ion-batteri, der nogensinde er lavet.

Den halvfaste elektrode har en dejlignende konsistens og kan deformeres uden at svigte eller gå i brand. Virksomheden hævder, at denne høje misbrugstolerance gør dets design til det sikreste lithium-ion-batteri, der nogensinde er lavet.

Denne maskine, der er udviklet i 2014 som en del af 24Ms pilotproduktionslinje, fremstiller batteriets anode og katode separat og kombinerer dem derefter i én celle. Processen tager mindre end to minutter.

Først dispenserer maskinen stykker folie. Dernæst påfører den gylle. Derefter tilføjer maskinen batteriets separator - porøs plastik, der forhindrer elektriske kortslutninger - og forbinder anoden med dens katodepartner. Dette skaber en enhedscelle, som indeholder alt, hvad batteriet skal bruge for at fungere, men mangler sin endelige emballage.

Først dispenserer maskinen stykker folie. Dernæst påfører den gylle. Derefter tilføjer maskinen batteriets separator - porøs plastik, der forhindrer elektriske kortslutninger - og forbinder anoden med dens katodepartner. Dette skaber en enhedscelle, som indeholder alt, hvad batteriet skal bruge for at fungere, men mangler sin endelige emballage.

Enhedsceller stables for at øge batterikapaciteten. Teknikere svejser derefter cellernes flige sammen for at skabe en stakcelle og vakuumforsegle den inde i en aluminiumspose. Svejsning og pakning er to af de få processer, som 24M ikke har automatiseret på sin pilotlinje.

Enhedsceller stables for at øge batterikapaciteten. Teknikere svejser derefter cellernes flige sammen for at skabe en stakcelle og vakuumforsegle den inde i en aluminiumspose. Svejsning og pakning er to af de få processer, som 24M ikke har automatiseret på sin pilotlinje.

Batterier venter før og efter test. Det tager kun et par timer at gå fra råvarer til batterier klar til test, ifølge 24M. I en konventionel lithium-ion-fabrik ville denne proces tage omkring en uge.

Virksomheden taler også med elbilproducenter, men det betragter elbiler som et sekundært fokus. Det er forståeligt, at Chiang ville træde varsomt på det marked. A123 Systems, et batterifirma, han var med til at stifte, ansøgte om konkursbeskyttelse i 2012 efter at have brugt for mange penge på at bygge store batterifabrikker til at forsyne bilproducenter. I modsætning hertil, siger Chiang, er 24Ms produktionsteknologier designet til at være modulære og mere effektivt opskaleret, hvis det er nødvendigt.

skjule