Denna startup utvecklade ett lovande nytt batterimaterial - och en ny överlevnadsstrategi

Kenan Sahin tjänade 1,5 miljarder dollar på sitt första företag. Nu använder han sina resurser och erfarenhet för att utveckla litiumjonkatoder, driva elfordon och hjälpa andra batteristarter att lyckas. Förbi

• James Temple arkivsida

14 november 2017

Buck Squibb

När Kenan Sahin går genom laboratoriet på Tiax, ett företag för utveckling av energiteknik som ligger längs Bostons tekniska ringväg, pekar han på en rad små muffelugnar i ett litet beige rum. Företagets forskare använder ugnarna för att värma blandningar av metaller, vilket ger små variationer av ett nickelrikt katodrecept som Sahin tror kommer att förbättra energitätheten, livslängden och priset på litiumjonbatterier.

Om han har rätt, skulle det representera ett sällsynt verkligt framsteg inom batterimaterial, ett som kan hjälpa till att tippa elfordon in i konsumenternas mainstream. Det är resultatet av 15 års forskning och tiotals miljoner dollar i personlig investering, vilket speglar Sahins tålmodiga och medvetna inställning till innovationsprocessen.

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2018

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Sahin, 75, är mest känd för att ha sålt sitt faktureringsmjukvaruföretag, Kenan Systems, för 1,5 miljarder dollar till Lucent 1999, utan att ha tagit en dollar av externa investeringar. Sedan dess har han ägnat mycket av sin tid och förmögenhet i det tysta till att arbeta för att driva batteriteknologin framåt, och lanserade Tiax 2002 för att producera och främja lovande framsteg innan han överlämnade dem till en marknadsplats som har brutaliserat grönteknologiska startups (se Why Bad Things Happen to Clean-Energy Startups ).

(Fullständig information: Efter försäljningen till Lucent bidrog Sahin 100 miljoner dollar till MIT, och han är livstidsmedlem emeritus i institutionens styrelse. MIT äger MIT Technology Review .)

Företaget har utvecklat katodmaterial från början och i våras meddelade det att en spinout, CAMX Power, var på väg från smygläge. Sahin själv har blivit en katod-evangelist, och hävdar att förbättring av batterielektroderna som driver elfordon är det snabbaste sättet att förvandla transportsektorn, och lovar att sänka kostnaderna och öka körsträckan. Katodmaterial är nyckeln till elektrifieringen av fordon, säger Sahin, med en lätt turkisk accent som har dröjt sig kvar sedan han först anlände till USA på ett utbytesprogram vid 16 års ålder.

Myntceller och andra komponenter i CAMX batterisats.

Men minst lika anmärkningsvärt som alla tekniska framsteg är företagets marknadsöverlevnadsstrategi. Istället för att tillverka själva katodpulvret, gjorde CAMX avtal med två av världens största kemikalietillverkare, Storbritannien-baserade Johnson Matthey och tyska BASF, för att producera och sälja materialet till batteritillverkare. Det är en taktik utformad för att undvika den typ av kapitalutgifter som har dömt många batteriwannabes, samtidigt som det låter startupen fokusera på att driva katodteknologier ytterligare.

Men att göra intåg i batteribranschen är en enorm utmaning, även när en startup har uppnått ett tekniskt framsteg. Att få ut nya material eller komponenter på marknaden kräver förändringar i praxis och betydande förhandsinvesteringar från leverantörer, tillverkare och slutkunder. Det verkliga testet för CAMX kommer att vara om batteritillverkare, biltillverkare och elektronikföretag i slutändan ser tillräckligt med löften för att få de nya materialen att fungera.

Innovationseftersläpning

Efter att ha tagit sin doktorsexamen 1969 vid MIT:s Sloan School of Management tillbringade Sahin flera år i den akademiska världen. Men 1982 bestämde han sig för att kommersialisera en del av sin forskning inom expertsystem och databehandling och lanserade Kenan Systems med en personlig investering på 1 000 USD.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse Ny teknik för att lagra energi från vind- och solkraftsparker kommer att vara nyckeln till en framtid med ren energi. Men Aquion Energys senaste konkurs visar marknadsutmaningen att få det att hända.

Företaget byggde slutligen transaktionssystem för stora företag inom telekommunikation och bank, vilket fick ögonen på Lucent Technologies, telekomutrustningsjätten. Han tillbringade de kommande åren som vicepresident för mjukvaruteknologi vid Lucents berömda forskningsavdelning Bell Labs. Runt den här perioden kom han att tro att det fanns en fundamental uppdelning mellan akademisk forskning och privat industri, vilket skapade vad han har beskrivit som en innovationseftersläpning när företag avvecklade FoU-labb och riskkapitalister blev mer riskvilliga.

Tre år efter försäljningen etablerade han Tiax för att ge ytterligare stöd för lovande tidiga idéer, och startade företaget med förvärva teknikavdelningen för det en gång så framträdande konsultföretaget Arthur D. Little för 16,5 miljoner dollar. Det stör mig att så många underbara uppfinningar stagnerar, sa han till New York Times efter köpet.

Och det har bara blivit värre sedan dess, säger han nu.

I synnerhet har Sahin kommit att tro att en djup innovationskris i USA kväver nystartade företag med ren energi i sin linda. Den korta, billiga vägen till avbrott som fungerar för onlineföretag misslyckas rutinmässigt inom energi, där nya företag står inför år av utveckling, höga tillverkningskostnader och djupt förankrade aktörer (se Can Energy Startups Be Saved?).

En närbild av en elektrodupprullare vid Tiax anläggningar i Lexington, Massachusetts, där nya katodmaterial utvecklas och testas.

Han argumenterar för att nystartade företag inom sektorn bör fokusera på vad nystartade företag gör bäst – innovativa – samtidigt som de hittar sätt att samarbeta med dessa etablerade företag för att omvandla framsteg till produkter. Den strategin skulle kunna erbjuda bättre odds för långsiktig överlevnad för vilket företag som helst, säger han, och återuppliva miljön av innovation som är nödvändig för att driva teknologier och marknader framåt.

På CAMX hoppas Sahin kunna omsätta denna teori i praktiken. Attraktionen med att använda en större andel nickel i litiumjonbatterikatoder är metallens höga energitäthet. Det betyder att den kan lagra och frigöra mycket av litiumjonerna som i slutändan driver prylar och bilar och levererar energi under långa perioder mellan laddningarna. Att använda mer nickel gör det också möjligt att använda betydligt mindre kobolt, vilket är sällsynt och dyrt.

Men de flesta arbeten på högnickelkatoder hittills, inklusive forskning om samma grundläggande blandning av litium, nickel och oxid som CAMX använder, har konsekvent stött på stabilitetsproblem som förkortar batteriets livslängd. Det är en uppenbar nackdel i fordon, eftersom ingen vill köpa en $35 000 bil som bara varar, säg, tre år.

Du måste vara mycket bättre än den sittande. Om du är 10 procent bättre kommer ingen att prata med dig.

CAMX har dock utvecklat och patenterat en molekylärt konstruerad komposition som stabiliserar materialen genom att placera små mängder kobolt i avgörande områden. Detta framsteg motsvarar en ny klass av litiumjonkatoder som skulle kunna möjliggöra billigare elfordon med längre räckvidd, enligt Sahin.

I en investerare presentation förra månaden sa Johnson Matthey att CAMX-materialet levererade så mycket som en 25-procentig förbättring i energitäthet jämfört med nickel-mangan-kobolt-katodmaterialen som används i många elfordon idag, och ungefär en 5-procentig vinst jämfört med en avancerad kemi som kommer in i kommande modeller . Företaget meddelade att det kommer att investera cirka 260 miljoner dollar för att börja bygga den första anläggningen för att producera materialen nästa år. BASF har ännu inte lämnat ytterligare detaljer om sina planer.

Tänk som Facebook

Trots det uppenbara behovet av bättre energilagring och spänningen kring nya tillvägagångssätt, har marknaden hittills varit brutal för startups inom denna sektor.

De höga tillverkningskostnaderna, de befintliga spelarnas styrka, tekniska utmaningar och långsamt antagande av ny teknik har tvingat en rad engångsälsklingar att svänga, dra ner eller ansöka om konkurs, inklusive A123 Systems, Alevo, Ambri, Aquion Energy, EnerVault, Lightsail Energy och andra. Under processen har riskkapitalintresset i sektorn svalnat när investerarna återvände till säkrare, mer förutsägbara, kortsiktiga satsningar på mjukvara, sociala medier och onlineföretag (se Varför vi fortfarande inte har bättre batterier).

En forskare på jobbet i Tiax labb.

När han observerade snubblarna från batterisatsningar och andra grönteknologiska företag, kom Sahin att tro att tillverkare av energimaterial behövde ta en sida från dessa snabbväxande internetföretag. Google, Facebook, Airbnb—detta är alla piggyback-företag som sitter på internet, säger han. De byggde inte internet.

Men inom materialdomänen är standardtänket: 'Om vi ​​uppfinner det kommer vi att göra det', tillägger han. Jag sa: 'Nej, nej, nej. Vi kommer att hitta en tillverkningspartner, men vi måste göra den möjlig.'

Det innebar en utmaning: en okänd startup var tvungen att övertyga batterijättar eller deras materialleverantörer att de hade byggt en bättre teknik. Hans första bön till företag inklusive Panasonic, världens ledande leverantör av bilbatterier, avvisades. Batteritillverkarna var ovilliga att spendera tid och pengar på att utvärdera något annat företags material. När Sahin äntligen övertalade en att försöka, genom att utnyttja karriärens kontakter, visste inte företagets ingenjörer hur de skulle – eller brydde sig inte om – testa dem ordentligt.

En elektrodupprullare i Tiaxs labb.

I slutändan var CAMX tvungen att ta två stora, dyra steg för att gå vidare: det byggde en pilotfabrik för 10 miljoner dollar i Rowley, Massachusetts, för att bevisa att materialet kunde produceras i stor skala, och det utvecklade ett batterikit som alla potentiella partner kunde använda att skapa små celler som skulle demonstrera prestandan hos CAMX:s material.

Under en intervju på Sahins kontor på andra våningen, fylld med plaketter och skyltar som uppmärksammar hans prestationer inom akademi, näringsliv och filantropi, placerar han en kartong på ett runt bord mitt i rummet.

Han bär blå jeans och lädermockasiner tillsammans med en finskuren sportjacka och en skjorta med detaljerade blå sömmar längs knappslået. Medan han pratar kikar han över ett par moderiktiga glasögon, med en kant som bara löper längs med botten.

Sahin öppnar lådan och börjar dra batterikomponenter från deras svarta skumfack: flaskor med elektrolyt och bindemedel, företagets eget katodpulver och monteringsanvisningar på olika språk.

Han förklarar att det bara var genom att skapa ett sådant kit som företaget kunde visa fördelarna med sitt katodmaterial. Detta gjorde det möjligt för potentiella partners att testa och jämföra materialen utan några ekonomiska investeringar, och bara lite av sin egen tid. I slutändan var förbättringarna betydande nog för att övertyga Johnson Matthey och BASF att göra tillverkningsaffärer, samtidigt som CAMX kunde behålla sin immateriella egendom och göra ytterligare affärer med andra. (Sahin har argumenterade starkt att nystartade företag måste stå emot trycket att ge bort sin IP som en del av tidiga intäkter eller finansieringsaffärer.)

Det krävdes 75 miljoner dollar i privat kapital och 15 år och allt jag lärde mig inom akademin, på Bell Labs, you name it – och vi klarade det, säger Sahin. Och det finns dussintals, hundratals, små företag där ute som också vill komma dit.

Det är den drivande motivationen för vad Sahin beskriver som nästa steg i sin vision för företaget: en ny division som erbjuder konsult- och utvärderingstjänster till nystartade företag som arbetar med batterikomponenter, inklusive cellseparatorer, kiselanoder eller till och med konkurrerande katodmaterial. Divisionen kommer också att förbereda skräddarsydda batterisatser som dessa företag kan använda för att hjälpa potentiella partners att validera sin teknologi.

Så att det som tog oss 10 år kan ta dem 10 månader, säger han.

Men det återstår förstås att se om CAMX själv kommer att lyckas. Faktum är att det sannolikt kommer att ta år innan företagets uppfinning landar i någon konsumentprodukt. Både batteritillverkare och biltillverkare kommer att behöva noggrant och oberoende utvärdera materialen, eftersom ingen av dem har råd att trycka ut en produkt som kanske inte fungerar bra eller säkert i den verkliga världen över tid.

Oddsen för framgång för start av batterimaterial eller komponent är mycket låga, även när företaget är välfinansierat. Företaget måste visa ett framsteg som är betydande, skalbart och i stort sett fritt från avvägningar för att övertyga spelare längre fram i leveranskedjan att göra massiva investeringar i tid och resurser.

Du måste vara mycket bättre än den sittande operatören, säger Gerbrand Ceder, professor i materialvetenskap vid University of California, Berkeley, som leder en forskargrupp samlokaliserad vid Lawrence Berkeley National Laboratory som utforskar lovande batterimaterial. Om du är 10 procent bättre kommer ingen att prata med dig.

Han tillägger att även om CAMX:s affärsstrategi undviker riskerna med tillverkning, så medför den andra nackdelar. Noterbart är att licensavgifter bara utgör en bråkdel av den vinst som företag kan tjäna på att sälja material eller färdiga batterier. Samtidigt kan alla företag som inte bygger värde utöver immateriell egendom hamna i en riskabel position inom ett område som är ökänt för intrång, parallella upptäckter och immateriella stämningar.

En störning på 2 biljoner dollar

För sin del är Sahin säker på kapaciteten hos CAMX:s material och tror att det kommer att finnas gott om affärer att gå runt. På sitt kontor tar han fram några ark vitt skrivarpapper och börjar anteckna figurer, kolumner och pilar medan han går.

Till 2035, när bilägandet ökar i nationer som Kina och Indien, kan tillverkarna dra ut 140 miljoner fordon årligen, säger han. Någonstans mellan 50 miljoner och 70 miljoner av dem kommer sannolikt att vara elektriska, eftersom batteripriserna fortsätter att falla och länder inklusive Kina, England och Tyskland förbereder sig på att begränsa förbränningsmotorer.

Om dessa fordon såldes för 30 000 dollar i genomsnitt, skulle det lägga till en industri på 2 biljoner dollar årligen i den höga delen. Och en enorm nedskärning av det kommer att gå till batteritillverkare och leverantörer.

Det mesta av elbilssektorn kontrolleras av en handfull stora företag, inklusive batterijättar som Panasonic, LG Chem och Samsung; kemiska konglomerat såsom Umicore och Nichia; och fordonstillverkare som Tesla, BYD och Renault-Nissan-alliansen.

Att rampa upp till 70 miljoner bilar årligen inom de kommande 18 åren kommer att kräva att de producerar eller skaffar ungefär 560 miljarder battericeller varje år - och enbart så mycket som sju miljoner ton katodmaterial. Det representerar en enorm möjlighet för alla nystartade företag som gör riktiga framsteg inom katoder, anoder eller cellkomponenter, åtminstone om de kan lära sig att samarbeta med dessa företag på smarta sätt, säger Sahin.

En störande industri på 2 biljoner dollar kommer att hända, säger han. 'Det händer. Och det är precis under näsan på oss.

Dölj