Semplificare la produzione di litio

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Quando si tratta di innovazioni nel campo delle batterie, viene prestata molta attenzione a potenziali nuovi prodotti chimici e materiali. Spesso viene trascurata l’importanza dei processi produttivi per ridurre i costi.

Ora la 24M Technologies, spin-out del MIT, ha semplificato la produzione di batterie agli ioni di litio con un nuovo design che richiede meno materiali e meno passaggi per produrre ciascuna cella. L'azienda afferma che il design, che chiama "SemiSolid" per l'uso di elettrodi appiccicosi, riduce i costi di produzione fino al 40%. L'approccio migliora anche la densità energetica, la sicurezza e la riciclabilità delle batterie.

A giudicare dall’interesse del settore, 24M ha ragione. Da quando è uscita dalla modalità invisibile nel 2015, 24M ha concesso in licenza la sua tecnologia a società multinazionali tra cui Volkswagen, Fujifilm, Lucas TVS, Axxiva e Freyr. Queste ultime tre società stanno progettando di costruire gigafactories (fabbriche con capacità di produzione annuale su scala gigawatt) basate sulla tecnologia 24M in India, Cina, Norvegia e Stati Uniti.

"La piattaforma SemiSolid è stata dimostrata su scala di centinaia di megawatt prodotti per sistemi di accumulo di energia residenziale. Ora vogliamo dimostrarlo su scala di gigawatt", afferma Naoki Ota, CEO di 24M, il cui team comprende il co-fondatore, capo di 24M scienziato e professore del MIT Yet-Ming Chiang.

La creazione di linee di produzione su larga scala è solo la prima fase del piano di 24M. Un altro vantaggio fondamentale del design della batteria è che può funzionare con diverse combinazioni di prodotti chimici agli ioni di litio. Ciò significa che i partner di 24M possono incorporare materiali con prestazioni migliori lungo la linea senza modificare sostanzialmente i processi di produzione.

Il tipo di produzione rapida e su larga scala di batterie di prossima generazione che 24M spera di consentire potrebbe avere un impatto drammatico sull’adozione delle batterie in tutta la società, dal costo e le prestazioni delle auto elettriche alla capacità delle energie rinnovabili di sostituire i combustibili fossili.

"Si tratta di una tecnologia di piattaforma", afferma Ota. "Non siamo solo un operatore a basso costo e ad alta affidabilità. Questo è quello che siamo oggi, ma possiamo anche essere competitivi con la chimica di prossima generazione. Possiamo utilizzare qualsiasi chimica presente sul mercato senza che i clienti cambino la loro catena di fornitura. Altro le startup stanno cercando di affrontare il problema domani, non oggi. La nostra tecnologia può affrontare il problema oggi e domani."

Un design semplificato

Chiang,chi è il professore Kyocera di scienza e ingegneria dei materiali del MIT,ha avuto il suo primo assaggio della produzione di batterie su larga scala dopo aver co-fondato un'altra società di batterie, A123 Systems, nel 2001. Mentre quella società si preparava a quotarsi in borsa alla fine degli anni 2000, Chiang iniziò a chiedersi se poteva progettare una batteria che fosse più semplice fabbricare.

"Ho avuto questa finestra su come fosse la produzione delle batterie e ciò che mi ha colpito è che, anche se ce l'abbiamo fatta, si trattava di un processo di produzione incredibilmente complicato", afferma Chiang. "Deriva dalla produzione di nastri magnetici adattati alle batterie alla fine degli anni '80."

Nel suo laboratorio al MIT, dove è professore dal 1985, Chiang ha iniziato da zero con un nuovo tipo di dispositivo che ha chiamato "batteria a flusso semisolido" che pompa liquidi che trasportano elettrodi a base di particelle da e verso serbatoi per immagazzinare una carica .

Nel 2010, Chiang ha collaborato con W. Craig Carter, professore POSCO di scienza dei materiali e ingegneria del MIT, e i due professori hanno supervisionato uno studente, Mihai Duduta '11, che ha esplorato le batterie a flusso per la sua tesi universitaria. Nel giro di un mese, Duduta sviluppò un prototipo nel laboratorio di Chiang e nacque 24M. (Duduta è stata la prima assunzione dell'azienda.)