Bättre litiumbatterier för att få ett testflyg

Forskare har vetat i årtionden att litium-metallbatterier erbjuder en kraftfull kombination av energitäthet och kompakthet. Tyvärr erbjuder dessa batterier också utmaningar: de är svåra att ladda och de har en olycklig tendens att brinna i lågor.

Massachusetts-baserad startup SolidEnergy Systems , snurrade ur Donald Sadoways MIT-lab 2012, säger sig ha löst dessa problem med en ny anodstruktur och hybridelektrolyt. Qichao Hu, SolidEnergys grundare, visade först i höstas en prototyp som är hälften så stor som ett iPhone 6-batteri och erbjuder längre batteritid per laddning. Företaget säger att det kommer att sälja batterier för smartphones i början av nästa år, och för elfordon under 2018. För det första går det dock efter en mer specialiserad marknad: drönare.

Specifikt pekar Hu på drönare och ballonger på hög höjd som utvecklas för att tillhandahålla Wi-Fi i avlägsna områden. De måste drivas av batterier, men den nuvarande livslängden för litiumjonbatterier är mycket kort och batterierna är tunga. SolidEnergys nya batteri, säger han, ger samma kapacitet vid halva volymen och halva vikten.

Förra hösten visade SolidEnergy en prototyp som är hälften så stor som ett iPhone 6-batteri men som ger längre batteritid per laddning.

Att sälja batterier för drönartillverkare kan vara ett smart sätt att komma in för ett nytt batteriföretag, av vilka många har haft problem med att konkurrera med etablerade batterileverantörer som Panasonic, som har ett kontrakt på flera miljarder dollar för att förse elbilstillverkaren Tesla med batterier . Men även om SolidEnergys teknologi är ny, är den fortfarande oprövad i den skala som krävs för att ta del av den växande drönarmarknaden, för att inte tala om mobiltelefoner och elfordon.

Litiumjonbatterier, som finns i övervägande delen av dagens mobiltelefoner och elfordon, använder en mängd olika litiumoxidföreningar för katoden och ett icke-litiummaterial (vanligtvis grafit) för anoden. Litium-metallbatterier, å andra sidan, använder en metallisk-litiumanod. Det har länge varit känt att litiummetallbatterier erbjuder högre energidensiteter, men deras flyktighet gör dem problematiska.

SolidEnergys produkt är ett litium-metallbatteri som har en tunn, högenergianod gjord av litium-metallfolie, snarare än den vanligare grafiten. SolidEnergys viktigaste innovation ligger dock i elektrolyten. För att minska anodens tendens att bli mossig, eller täckt av bulor som tenderar att orsaka kortslutning, utvecklade Hu en hybridelektrolyt som består av en tunn, fast beläggning på anoden, som skyddar litiummetallen från att reagera med den flyktiga elektrolyten, och en flytande elektrolyt i katoden, som hjälper batteriet att fungera vid lägre temperaturer.

Teknikens effektivitet är svår att bedöma i nuläget eftersom Hu inte har publicerat sitt arbete i en vetenskaplig tidskrift. Och SolidEnergy står nu inför utmaningen som har spårat ur många lovande batteristartuper: att få ut tekniken på marknaden.

Hu lanserade SolidEnergy precis när batteristarten A123 ansökte om konkurs. Vi hade inga faciliteter, ingen finansiering, inga laboratorier för att bygga batterier, minns Hu. Ett besök i A123:s lab i Waltham, Massachusetts, resulterade i ett ovanligt arrangemang: det nya företaget skulle använda A123:s tillverkningslinje. De hade en trevlig anläggning för att bygga batterier och de lärde mig i princip hur man bygger dem, säger Hu. När A123 förvärvades av det kinesiska konglomeratet Wanxiang Group 2013 tecknade Hu ett avtal om att fortsätta använda anläggningen. Det avtalet löper ut i höst och SolidEnergy flyttar in i rymligare kvarter i Woburn.

Genom att använda A123:s anläggning, säger Hu, tvingade SolidEnergy att utveckla en prototypenhet som kunde byggas med hjälp av konventionella litiumjontillverkningsverktyg. Om vi ​​hade byggt våra egna labb hade vi varit fokuserade på material, och vi skulle i princip behöva utveckla en hel tillverkningsprocess kring det, säger Hu. Det är det största problemet med batteriföretag: de börjar med mycket intressanta material och uppfinner sedan en process runt dem som inte är skalbar. För oss var det tvärtom: vi var tvungna att designa ett material som vi kunde plugga in i en storskalig tillverkningslinje.

Ändå ifrågasätter vissa Hus ambitiösa schema. Att gå från en fungerande prototyp i oktober 2015 till konsumentbatterier i början av 2017 och elbilar 2018 är en otroligt aggressiv tidtabell, säger Jim McDowall, chef för affärsutveckling hos batteritillverkaren Saft, i ett e-postmeddelande.

TILL ny rapport från Lux Research finner att en ny energilagringsteknik kostar cirka 1 miljard dollar under sex år att få ut på marknaden. SolidEnergy har hittills samlat in 18 miljoner dollar i två finansieringsomgångar.

Dölj