211service.com
A123:s teknik var bara inte bra nog
Trots handvridningen över regeringens roll för att stödja ren energi och vissa observatörers förtvivlan över framtiden för elfordon, är den verkliga anledningen till att A123 Systems misslyckades, utan tvekan, mycket enklare. Tillverkaren av litiumjonbatterier, som ansökte om konkurs tidigare i veckan, satsade på teknik som inte var tillräckligt avancerad för att hjälpa den att övervinna de inneboende fördelarna med etablerade tillverkare och konkurrera med dem.
A123:s teknologi, baserad på elektrodpulver i nanoskala, var säkrare och mycket kraftfullare än befintliga alternativ när den introducerades 2006. Tekniken bidrog till att övertyga GM om att litiumjonbatterier kunde användas i plug-in hybrider, vilket var viktigt för utvecklingen av Chevrolet Volt. Men stora batteritillverkare kom snabbt ikapp. Även om de inte nödvändigtvis kunde matcha A123:s prestanda på alla områden, kom de tillräckligt nära för att möta biltillverkarnas behov.
Trots ett nära samarbete med GM förlorade A123 kontraktet för Volt till den koreanska jätten LG Chem, som använde mer konventionella elektrodmaterial men introducerade ett nytt material för att separera elektroderna och förbättra batteriernas säkerhet. Sedan dess har A123 tecknat flera produktionskontrakt med stora biltillverkare, men det har inte varit särskilt stora beställningar hittills – inte tillräckligt för att företaget ska kunna driva sina fabriker med full kapacitet, vilket skulle ha sänkt kostnaderna. Stora kontrakt för fordon som Nissan Leaf, Fords nya elfordon Focus och Toyotas plug-in Prius gick alla till mer etablerade batteritillverkare.
Och även om A123s teknologi var en förbättring av befintliga batterier som används i elfordon, var den inte tillräckligt bra för att låta sådana bilar, eller plug-in hybrider, konkurrera brett med konventionella fordon. Även om de är mycket mer kompakta än blysyra- och nickel-metallhydridbatterierna som används i tidiga generationer av elfordon och hybrider, är litiumjonbatterier från A123 och andra tillverkare fortfarande dyra och står för kanske 15 000 USD av kostnaden för en bil (se Will Elektriska fordon lyckas äntligen? ). Elfordon är dubbelt så dyra som sina bensinekvivalenter, till stor del på grund av batterierna.
Nu när etablerade litiumjonbatteritillverkare utvecklar batterier för fordonsmarknaden kommer startups som hoppas kunna bryta sig in i branschen att möta ännu större utmaningar än vad A123 gjorde. Batteritillverkare har sänkt kostnaderna under de senaste åren, från cirka 1 000 dollar per kilowattimme till 500 dollar per kilowattimme, säger Yet-Ming Chiang, materialforskare vid MIT och en av grundarna av A123. Och de kostnaderna kommer sannolikt att halveras igen under det kommande decenniet, säger han. Om startups ska lyckas måste de erbjuda något mycket billigare och mer presterande.
United States Advanced Battery Consortium, ett samarbete mellan stora amerikanska biltillverkare, har ett mål att få ner kostnaderna till under 150 USD per kilowattimme för att uppnå storskalig kommersialisering av elfordon. Den konventionella metoden för litiumjonbatterier kommer inte att sänka kostnaderna tillräckligt, säger Chiang. Det kan sänka dem med en faktor två, men inte med en faktor fyra. Och på lång sikt måste vi vara nere med en faktor fyra eller mer. (Chiang pratade med Teknikgranskning i sin egenskap av MIT-professor, inte som representant för A123 Systems.)
Det kommer sannolikt att innebära antingen radikalt annorlunda litiumjonteknologi eller helt nya typer av kemi. 2010 grundade Chiang en startup, 24M, för att prova en annan strategi för billiga batterier — en teknik som involverar elektroder som lagras i reservoarer och pumpas in i en cell för att generera elektricitet (se Ett bilbatteri till halva priset).
Och flera andra startups driver andra nya metoder för att tillverka lågprisbatterier. Till exempel utvecklar Pellion, baserat i Cambridge, Massachusetts, och grundat av MIT-forskarna Gerbrand Ceder och Robert Doe, nya magnesiumjonbatterier som kan öka energilagringen med två till tre gånger och som kan tillverkas på befintlig utrustning (se Vad händer om Elbilar var bättre?). Sakti3, som är baserat i Ann Arbor nära de stora biltillverkarna i Michigan, utvecklar solid state-batterier som gör bort de farliga flytande elektrolyterna som används i konventionella litiumjonbatterier, delvis genom att potentiellt fördubbla energilagringen genom att hjälpa till att minska behovet för säkerhetssystem, enligt företaget.
Men även om dessa företag är framgångsrika i att utveckla nya batterier, kommer de att behöva konkurrera med etablerade aktörer som också utforskar stora förändringar av litiumjonteknik. Toyota, som har ett joint venture med batteritillverkaren Panasonic, utvecklar till exempel solid-state-batterier liknande de som Sakti3 eftersträvar.
[Rättelse: Den ursprungliga versionen av artikeln sa att den flytande elektrolyten i sig är skrymmande. Det är säkerhetssystemen de kräver som lägger till bulk till ett batteri.]