Denne startup udviklede et lovende nyt batterimateriale - og en ny overlevelsesstrategi

Kenan Sahin tjente 1,5 milliarder dollars på sit første firma. Nu bruger han sine ressourcer og erfaring til at fremme lithium-ion-katoder, drive elektriske køretøjer frem og hjælpe andre batteristarter med at få succes. Ved

• James Temple arkiv side

14. november 2017

Buck Squibb

Mens Kenan Sahin går gennem laboratorierne hos Tiax, et energiteknologisk udviklingsfirma, der ligger langs Bostons tekniske ringvej, peger han på en række små muffelovne i et lille beige rum. Virksomhedens forskere bruger ovnene til at opvarme blandinger af metaller, hvilket producerer små variationer af en nikkelrig katodeopskrift, som Sahin mener vil forbedre energitætheden, cykluslevetiden og prisen på lithium-ion-batterier.

Hvis han har ret, ville det repræsentere et sjældent ægte fremskridt inden for batterimaterialer, et der kunne hjælpe med at tippe elektriske køretøjer ind i forbrugernes mainstream. Det er resultatet af 15 års forskning og titusindvis af millioner dollars i personlige investeringer, der afspejler Sahins tålmodige og bevidste tilgang til innovationsprocessen.

Denne historie var en del af vores januar 2018-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Sahin, 75, er bedst kendt for at have solgt sit faktureringssoftwarefirma, Kenan Systems, for 1,5 milliarder dollars til Lucent i 1999, uden at have taget en dollar udefra. Siden da har han brugt meget af sin tid og formue stille og roligt på at arbejde på at skubbe batteriteknologier fremad, og lancerede Tiax i 2002 for at producere og fremme lovende fremskridt, før han overdrog dem til en markedsplads, der har brutaliseret grøn-teknologiske startups (se Why Bad Things Happen to Clean-Energy Startups ).

(Fuld afsløring: Efter salget til Lucent bidrog Sahin 100 millioner dollars til MIT, og han er livsvarigt medlem emeritus i institutionens bestyrelse. MIT ejer MIT Technology Review .)

Virksomheden har udviklet katodematerialer fra starten, og i foråret annoncerede det, at en spinout, CAMX Power, var ved at dukke op fra stealth mode. Sahin er selv blevet katode-evangelist og hævder, at forbedring af batterielektroderne, der driver elektriske køretøjer, er den hurtigste måde at transformere transportsektoren på, idet han lover at reducere omkostningerne og øge kilometerrækkevidden. Katodematerialer er nøglen til elektrificeringen af ​​køretøjer, siger Sahin med en let tyrkisk accent, der har holdt sig siden han først ankom til USA på et udvekslingsprogram i en alder af 16.

Møntceller og andre komponenter i CAMX's batterisæt.

Men mindst lige så bemærkelsesværdig som enhver teknologisk fremgang er virksomhedens markedsoverlevelsesstrategi. I stedet for at lave selve katodepulveret, lavede CAMX aftaler med to af verdens største kemikalieproducenter, Storbritannien-baserede Johnson Matthey og Tysklands BASF, for at producere og sælge materialet til batteriproducenter. Det er en taktik designet til at undgå den slags kapitaludgifter, der har dømt mange batteri-wannabes, samtidig med at opstarten kan fokusere på at skubbe katodeteknologier yderligere.

Men at gøre ethvert indtog i batteriindustrien er en kæmpe udfordring, selv når en startup har opnået et teknologisk fremskridt. At få nye materialer eller komponenter til markedet kræver skift i praksis og betydelige forudgående investeringer fra leverandører, producenter og slutkunder. Den virkelige test for CAMX vil være, om batteriproducenter, bilproducenter og elektronikvirksomheder i sidste ende ser nok løfter til at sætte de nye materialer i gang.

Innovationsefterslæb

Efter at have opnået sin ph.d. i 1969 ved MIT's Sloan School of Management, tilbragte Sahin år i den akademiske verden. Men i 1982 besluttede han at kommercialisere noget af sin forskning inden for ekspertsystemer og databehandling og lancerede Kenan Systems med en personlig investering på $1.000.

Relateret historie

Relateret historie Nye teknologier til lagring af strøm fra vind- og solparker vil være nøglen til en fremtid med ren energi. Men Aquion Energys nylige konkurs viser markedsudfordringen ved at få det til at ske.

Virksomheden byggede i sidste ende transaktionssystemer til store virksomheder inden for telekommunikation og bankvirksomhed, hvilket fangede Lucent Technologies, teleudstyrsgiganten. Han tilbragte de næste mange år som vicepræsident for softwareteknologi hos Lucents berømte Bell Labs forskningsafdeling. Omkring denne periode kom han til at tro, at der var et grundlæggende sammenbrud mellem akademisk forskning og privat industri, hvilket skabte, hvad han har beskrevet som et innovationsefterslæb, da virksomheder afviklede F&U-laboratorier, og venturekapitalister blev mere risikovillige.

Tre år efter salget etablerede han Tiax for at yde yderligere støtte til lovende tidlige ideer, og satte virksomheden i gang med erhverver teknologiafdelingen af ​​det engang så fremtrædende konsulentfirma Arthur D. Little for 16,5 millioner dollars. Det generer mig, at så mange vidunderlige opfindelser stagnerer, fortalte han New York Times efter købet.

Og det er kun blevet værre siden da, siger han nu.

Især er Sahin kommet til at tro, at en dyb innovationskrise i USA kvæler ren-energi startups i deres vorden. Den korte, billige vej til disruption, der fungerer for onlinevirksomheder, svigter rutinemæssigt inden for energi, hvor nye virksomheder står over for mange års udvikling, høje produktionsomkostninger og dybt forankrede aktører (se Kan energistartups spares?).

Et nærbillede af en elektrodevinder på Tiax's faciliteter i Lexington, Massachusetts, hvor nye katodematerialer bliver udviklet og testet.

Han argumenterer for, at startups i sektoren bør fokusere på, hvad startups gør bedst – innovative – mens de finder måder at samarbejde med disse etablerede virksomheder for at omdanne fremskridt til produkter. Den strategi kunne tilbyde bedre odds for langsigtet overlevelse for enhver given virksomhed, siger han, og genoplive miljøet af innovation, der er nødvendigt for at drive teknologier og markeder fremad.

Hos CAMX håber Sahin at omsætte denne teori til handling. Tiltrækningen ved at bruge en større andel af nikkel i lithium-ion batterikatoder er metallets høje energitæthed. Det betyder, at den kan lagre og frigive en masse af de lithium-ioner, der i sidste ende driver gadgets og biler, og leverer energi over lange perioder mellem opladningerne. Brug af mere nikkel gør det også muligt at bruge væsentligt mindre kobolt, hvilket er sjældent og dyrt.

Men det meste arbejde på høj-nikkel katoder til dato, herunder forskning i den samme grundlæggende blanding af lithium, nikkel og oxid, som CAMX bruger, har konsekvent stødt på stabilitetsproblemer, der forkorter et batteris levetid. Det er en åbenlys ulempe i køretøjer, da ingen ønsker at købe en bil til $35.000, der kun holder, f.eks. tre år.

Du skal være meget bedre end den etablerede. Hvis du er 10 procent bedre, vil ingen tale med dig.

CAMX har imidlertid udviklet og patenteret en molekylært konstrueret sammensætning, der stabiliserer materialerne ved at placere små mængder kobolt på afgørende områder. Dette fremskridt svarer til en ny klasse af lithium-ion katoder, der kunne muliggøre billigere elektriske køretøjer med længere rækkevidde, ifølge Sahin.

I en investorpræsentation sidste måned sagde Johnson Matthey, at CAMX-materialet leverede så meget som en 25 procent forbedring i energitæthed i forhold til nikkel-mangan-kobolt katodematerialer, der bruges i mange elektriske køretøjer i dag, og omkring en 5 procent gevinst i forhold til en avanceret kemi, der går ind i kommende modeller . Virksomheden meddelte, at det vil investere omkring 260 millioner dollars for at begynde at bygge det første anlæg til at producere materialerne næste år. BASF har endnu ikke givet yderligere detaljer om sine planer.

Tænk som Facebook

På trods af det åbenlyse behov for bedre energilagring og spændingen omkring nye tilgange, har markedspladsen hidtil været brutal for startups i denne sektor.

De høje produktionsomkostninger, de etablerede aktørers styrke, tekniske udfordringer og langsom indførelse af nye teknologier har tvunget en række engangselskere til at dreje, trække sig tilbage eller indgive konkursbegæring, herunder A123 Systems, Alevo, Ambri, Aquion Energy, EnerVault, Lightsail Energy og andre. I processen er venturekapitalinteressen i sektoren afkølet, efterhånden som investorer vendte deres fokus tilbage til sikrere, mere forudsigelige, kortsigtede væddemål på software, sociale medier og online-virksomheder (se Hvorfor vi stadig ikke har bedre batterier).

En forsker på arbejde i Tiax's laboratorier.

Da Sahin observerede snublet fra batteriprojekter og andre grønne teknologivirksomheder, kom Sahin til at tro, at producenter af energimaterialer var nødt til at tage en side fra disse hurtigt voksende internetvirksomheder. Google, Facebook, Airbnb - det er alle sammen piggyback-virksomheder, der sidder på internettet, siger han. De byggede ikke internettet.

Men i materialedomænet er standardtankegangen: 'Hvis vi opfinder det, skal vi lave det,' tilføjer han. Jeg sagde: 'Nej, nej, nej. Vi vil finde en produktionspartner, men vi er nødt til at gøre det muligt.'

Det gav en udfordring: En ukendt startup skulle overbevise batterigiganter eller deres materialeleverandører om, at den havde bygget en bedre teknologi. Hans indledende bønner til virksomheder, herunder Panasonic, verdens førende leverandør af bilbatterier, blev afvist. Batteriproducenterne var uvillige til at bruge tid og penge på at vurdere andre virksomheders materialer. Da Sahin endelig overtalte en til at prøve, ved at udnytte en karrieres værdi af forbindelser, vidste virksomhedens ingeniører ikke, hvordan de skulle – eller var ligeglade med – at teste dem ordentligt.

En elektrodevinder i Tiax's laboratorier.

I sidste ende måtte CAMX tage to store, dyre skridt for at komme videre: det byggede en pilotfabrik på 10 millioner dollars i Rowley, Massachusetts for at bevise, at materialet kunne produceres i stor skala, og det udviklede et batterisæt, som enhver potentiel partner kunne bruge at skabe små celler, der ville demonstrere ydeevnen af ​​CAMX's materiale.

Under et interview på Sahins kontor på anden sal, fyldt med plaketter og plader, der anerkender hans præstationer inden for den akademiske verden, erhvervslivet og filantropi, placerer han en papkasse på et rundt bord midt i rummet.

Han bærer blå jeans og lædermokkasiner parret med en flot sportsjakke og en skjorte med detaljerede blå syninger ned langs stolpen. Mens han taler, kigger han hen over et par moderigtige briller, med en kant, der kun løber langs bunden.

Sahin åbner kassen og begynder at trække batterikomponenter fra deres sorte skumrum: flasker med elektrolyt og bindemidler, virksomhedens eget katodepulver og monteringsvejledning på forskellige sprog.

Han forklarer, at det kun var ved at skabe sådan et sæt, at virksomheden var i stand til at demonstrere fordelene ved sit katodemateriale. Dette gjorde det muligt for potentielle partnere at teste og sammenligne materialerne uden nogen økonomisk investering og kun lidt af deres egen tid. I sidste ende var forbedringerne betydelige nok til at overbevise Johnson Matthey og BASF om at indgå produktionsaftaler, samtidig med at CAMX kunne beholde sin intellektuelle ejendom og forfølge yderligere aftaler med andre. (Sahin har argumenterede stærkt at startups skal modstå pres for at give deres IP væk som en del af tidlige indtægter eller finansieringsaftaler.)

Det krævede $75 millioner i privat kapital og 15 år og alt, hvad jeg lærte i den akademiske verden, på Bell Labs, you name it – og vi klarede det bare, siger Sahin. Og der er snesevis, hundredvis af små virksomheder derude, som også ønsker at komme dertil.

Det er den drivende motivation for, hvad Sahin beskriver som det næste trin i sin vision for virksomheden: en ny division, der tilbyder konsulent- og evalueringstjenester til startups, der arbejder med batterikomponenter, herunder celleseparatorer, siliciumanoder eller endda konkurrerende katodematerialer. Divisionen vil også udarbejde tilpassede batterisæt, som disse firmaer kan bruge til at hjælpe potentielle partnere med at validere deres teknologier.

Så det, der tog os 10 år, kan tage dem 10 måneder, siger han.

Men det skal selvfølgelig vise sig, om CAMX selv lykkes. Faktisk vil det sandsynligvis tage år, før virksomhedens opfindelse lander i noget forbrugerprodukt. Både batteriproducenter og bilproducenter bliver nødt til grundigt og uafhængigt at evaluere materialerne, da ingen af ​​dem har råd til at skubbe et produkt ud, der muligvis ikke fungerer godt eller sikkert i den virkelige verden over tid.

Chancerne for succes for enhver opstart af batterimateriale eller komponent er meget lave, selv når virksomheden er godt finansieret. Virksomheden skal demonstrere et fremskridt, der er betydeligt, skalerbart og stort set fri for afvejninger for at overtale spillere videre i forsyningskæden til at foretage massive forhåndsinvesteringer i tid og ressourcer.

Du skal være meget bedre end den etablerede, siger Gerbrand Ceder, professor i materialevidenskab ved University of California, Berkeley, som fører tilsyn med en forskningsgruppe, der er placeret i Lawrence Berkeley National Laboratory, og som udforsker lovende batterimaterialer. Hvis du er 10 procent bedre, vil ingen tale med dig.

Han tilføjer, at mens CAMX's forretningsstrategi undgår de risici, der er forbundet med fremstilling, medfører den andre ulemper. Navnlig repræsenterer licensafgifter kun en brøkdel af den fortjeneste, virksomheder kan tjene på at sælge materialer eller færdige batterier. I mellemtiden kan enhver virksomhed, der ikke opbygger værdi ud over intellektuel ejendom, befinde sig i en risikabel position i et felt, der er berygtet for krænkelse, parallelle opdagelser og IP-retssager.

En forstyrrelse på 2 billioner dollars

På sin side er Sahin overbevist om mulighederne i CAMX's materialer og mener, at der vil være masser af forretning at gå rundt. På sit kontor trækker han et par ark hvidt printerpapir frem og begynder at notere figurer, søjler og pile ned, mens han går.

I 2035, efterhånden som bilejerskabet vokser i nationer som Kina og Indien, kan fabrikanterne afsætte 140 millioner køretøjer årligt, siger han. Et sted mellem 50 millioner og 70 millioner af dem er sandsynligvis elektriske, da batteripriserne fortsætter med at falde, og nationer, herunder Kina, England og Tyskland forbereder sig på at begrænse forbrændingsmotorer.

Hvis disse køretøjer blev solgt for $30.000 i gennemsnit, ville det summere til en industri på $2 billioner årligt i den høje ende. Og en enorm del af det vil gå til batteriproducenter og leverandører.

Det meste af elbilsektoren er kontrolleret af en håndfuld store virksomheder, herunder batterigiganter som Panasonic, LG Chem og Samsung; kemiske konglomerater såsom Umicore og Nichia; og bilproducenter som Tesla, BYD og Renault-Nissan-alliancen.

At rampe op til 70 millioner biler årligt inden for de næste 18 år vil kræve, at de producerer eller anskaffer noget i retning af 560 milliarder battericeller hvert år - og så meget som syv millioner tons katodematerialer alene. Det repræsenterer en enorm mulighed for enhver startup, der gør reelle fremskridt inden for katoder, anoder eller cellekomponenter, i det mindste hvis den kan lære at samarbejde med disse virksomheder på smarte måder, siger Sahin.

En disruptiv industri på 2 billioner dollar kommer til at ske, siger han. 'Det sker. Og det er lige under næsen på os.

skjule