Baterie 24M mogą lepiej wykorzystać energię wiatrową i słoneczną

Baterie litowo-jonowe zasilają wszystko, od smartfonów po pojazdy elektryczne. Doskonale nadają się do pracy, ponieważ są mniejsze i lżejsze, ładują się szybciej i działają dłużej niż inne akumulatory. Ale są one również skomplikowane, a przez to kosztowne w wykonaniu, co utrudnia masowe upowszechnienie transportu elektrycznego i magazynowania energii na dużą skalę.

Yet-Ming Chiang uważa, że ​​jego startup 24M ma odpowiedź. Kluczem jest półstała elektroda. W konwencjonalnym akumulatorze litowo-jonowym wiele cienkich warstw elektrod jest ułożonych w stos lub zwiniętych razem w celu wytworzenia ogniwa. Baterie litowo-jonowe to jedyny produkt, jaki znam, poza baklawą, w której układa się tak wiele cienkich warstw, aby zwiększyć objętość, mówi Chiang, który jest współzałożycielem i głównym naukowcem w 24M, a także profesorem materiałoznawstwa w MIT. Naszym celem jest stworzenie akumulatora litowo-jonowego w możliwie najprostszym procesie.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2016 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Innowacją Chianga, która została opracowana w jego laboratorium MIT, jest elektroda utworzona przez zmieszanie proszków z ciekłym elektrolitem w celu uzyskania lepkiej zawiesiny. Konstrukcja umożliwia 24M zwiększenie ilości materiału magazynującego energię w akumulatorze i daje o 15 do 25 procent większą pojemność niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe tego samego rozmiaru.

Zobacz resztę pakietu

• 50 najmądrzejszych firm

Nowy projekt jest również szybszy i tańszy w wykonaniu. Budowa typowych dużych fabryk produkujących baterie litowo-jonowe kosztuje około 100 milionów dolarów, po części dlatego, że do powlekania, suszenia, cięcia i ściskania folii elektrody potrzebne są specjalistyczne maszyny. Ponieważ półstała elektroda nie wymaga tych kroków, mówi 24M, jej baterie mogłyby być produkowane w jednej piątej czasu i w znacznie mniejszych zakładach.

Jeśli jej technologia się powiedzie, 24M może być jedną z pierwszych firm, które obniżą koszt ogniw litowo-jonowych do mniej niż 100 USD za kilowatogodzinę, z 200 USD do 250 USD obecnie. Jest to moment, w którym samochody elektryczne mogą konkurować pod względem kosztów z pojazdami spalinowymi.

Aby osiągnąć ten cel do 2020 roku, 24M musi rozbudować swoją istniejącą pilotażową linię produkcyjną w Cambridge w stanie Massachusetts do produkcji wielkoseryjnej. Firma planuje wybudować fabrykę w 2017 roku, prawdopodobnie we współpracy z dużym przedsiębiorstwem przemysłowym, a swój pierwszy produkt wprowadzić na początek 2018 roku. Liczy na zakup akumulatorów do magazynowania energii elektrycznej z farm wiatrowych i słonecznych oraz dostarczanie energii w szczytowych momentach zapotrzebowania. godziny.

Technik analizuje proszek, który trafi do zawiesiny, która stanie się katodą akumulatora. Proces polega na mieszaniu materiałów sproszkowanych (fosforan litowo-żelazowy, grafit) z opatentowanym płynnym elektrolitem.

Półstała elektroda ma konsystencję ciasta i może się odkształcać bez uszkodzenia lub zapalenia. Firma twierdzi, że ta wysoka odporność na uszkodzenia sprawia, że ​​jej konstrukcja jest najbezpieczniejszą baterią litowo-jonową, jaką kiedykolwiek wyprodukowano.

Półstała elektroda ma konsystencję ciasta i może się odkształcać bez uszkodzenia lub zapalenia. Firma twierdzi, że ta wysoka odporność na uszkodzenia sprawia, że ​​jej konstrukcja jest najbezpieczniejszą baterią litowo-jonową, jaką kiedykolwiek wyprodukowano.

Ta maszyna, opracowana w 2014 roku jako część pilotażowej linii produkcyjnej 24M, wytwarza oddzielnie anodę i katodę akumulatora, a następnie łączy je w jedno ogniwo. Proces trwa mniej niż dwie minuty.

Najpierw maszyna dozuje kawałki folii. Następnie nakłada gnojowicę. Następnie maszyna dodaje separator baterii — porowaty plastik, który zapobiega zwarciom elektrycznym — i łączy anodę z jej łącznikiem katodowym. W ten sposób powstaje komórka elementarna, która zawiera wszystko, czego bateria potrzebuje do działania, ale brakuje jej ostatecznego opakowania.

Najpierw maszyna dozuje kawałki folii. Następnie nakłada gnojowicę. Następnie maszyna dodaje separator baterii — porowaty plastik, który zapobiega zwarciom elektrycznym — i łączy anodę z jej łącznikiem katodowym. W ten sposób powstaje komórka elementarna, która zawiera wszystko, czego bateria potrzebuje do działania, ale brakuje jej ostatecznego opakowania.

Ogniwa jednostkowe są ułożone w stos, aby zwiększyć pojemność baterii. Technicy następnie spawają zakładki ogniw, aby utworzyć komórkę stosu i uszczelniają ją próżniowo w aluminiowej woreczku. Spawanie i pakowanie to dwa z niewielu procesów, których 24M nie zautomatyzowało na swojej linii pilotażowej.

Ogniwa jednostkowe są ułożone w stos, aby zwiększyć pojemność baterii. Technicy następnie spawają zakładki ogniw, aby utworzyć komórkę stosu i uszczelniają ją próżniowo w aluminiowej woreczku. Spawanie i pakowanie to dwa z niewielu procesów, których 24M nie zautomatyzowało na swojej linii pilotażowej.

Baterie czekają przed i po testowaniu. Według 24M przejście od surowców do akumulatorów gotowych do testów zajmuje tylko kilka godzin. W konwencjonalnej fabryce litowo-jonowej proces ten trwałby około tygodnia.

Firma rozmawia również z producentami pojazdów elektrycznych, ale traktuje pojazdy elektryczne jako drugorzędne. Zrozumiałe jest, że Chiang ostrożnie stąpał po tym rynku. A123 Systems, firma produkująca akumulatory, której był współzałożycielem, złożyła wniosek o ochronę upadłościową w 2012 r. po tym, jak wydała zbyt dużo pieniędzy na budowę dużych fabryk akumulatorów, aby zaopatrywać producentów samochodów. W przeciwieństwie do tego, mówi Chiang, technologie produkcyjne 24M są zaprojektowane tak, aby były modułowe i w razie potrzeby bardziej efektywnie skalowane.

ukryć