Migliori batterie al litio per ottenere un volo di prova

Gli scienziati sanno da decenni che le batterie al litio-metallo offrono una potente combinazione di densità di energia e compattezza. Purtroppo queste batterie presentano anche delle sfide: sono difficili da ricaricare e hanno la sfortunata tendenza a prendere fuoco.

Startup con sede nel Massachusetts Sistemi SolidEnergy , filato fuori il laboratorio del MIT di Donald Sadoway nel 2012, afferma di aver risolto questi problemi con una nuova struttura anodica e un elettrolita ibrido. Qichao Hu, il fondatore di SolidEnergy, ha mostrato per la prima volta un prototipo lo scorso autunno che è la metà delle dimensioni della batteria di un iPhone 6 e offre una maggiore durata della batteria per carica. La società afferma che venderà batterie per smartphone entro l'inizio del prossimo anno e per veicoli elettrici nel 2018. Innanzitutto, però, sta cercando un mercato più specializzato: i droni.

In particolare, Hu indica i droni e i palloni ad alta quota in fase di sviluppo per fornire Wi-Fi in aree remote. Devono essere alimentati a batterie, ma l'attuale durata della batteria agli ioni di litio è molto breve e le batterie sono pesanti. La nuova batteria di SolidEnergy, dice, fornisce la stessa capacità a metà del volume e metà del peso.

Lo scorso autunno SolidEnergy ha mostrato un prototipo che è la metà delle dimensioni della batteria di un iPhone 6 ma offre una maggiore durata della batteria per carica.

La vendita di batterie per i produttori di droni potrebbe essere un mezzo intelligente per entrare in una nuova azienda di batterie, molte delle quali hanno avuto problemi a competere con fornitori di batterie affermati come Panasonic, che ha un contratto multimiliardario per fornire batterie al produttore di auto elettriche Tesla . Ma mentre la tecnologia di SolidEnergy è nuova, non è ancora stata dimostrata nella scala necessaria per accaparrarsi una parte del mercato in crescita dei droni, per non parlare dei telefoni cellulari e dei veicoli elettrici.

Le batterie agli ioni di litio, che si trovano nella preponderanza dei telefoni cellulari e dei veicoli elettrici odierni, utilizzano una varietà di composti di ossido di litio per il catodo e un materiale non di litio (solitamente grafite) per l'anodo. Le batterie al litio metallico, invece, utilizzano un anodo metallico al litio. È noto da tempo che le batterie al litio metallico offrono densità di energia più elevate, ma la loro volatilità le rende problematiche.

Il prodotto di SolidEnergy è una batteria al litio-metallo che ha un sottile anodo ad alta energia fatto di un foglio di litio-metallo, piuttosto che la più comune grafite. L'innovazione chiave di SolidEnergy, tuttavia, è nell'elettrolita. Per ridurre la tendenza dell'anodo a diventare muschioso, o ricoperto di protuberanze che tendono a causare cortocircuiti, Hu ha sviluppato un elettrolita ibrido costituito da un rivestimento sottile e solido sull'anodo, che protegge il metallo di litio dalla reazione con l'elettrolita volatile e un elettrolita liquido nel catodo, che aiuta la batteria a funzionare a temperature più basse.

L'efficacia della tecnologia è difficile da giudicare a questo punto perché Hu non ha pubblicato il suo lavoro su una rivista scientifica. E SolidEnergy ora affronta la sfida che ha fatto deragliare molte promettenti startup di batterie: portare la tecnologia sul mercato.

Hu ha lanciato SolidEnergy proprio mentre l'avvio della batteria A123 stava dichiarando bancarotta. Non avevamo strutture, finanziamenti, laboratori per costruire batterie, ricorda Hu. Una visita al laboratorio dell'A123 a Waltham, nel Massachusetts, ha portato a un accordo insolito: la nuova società avrebbe utilizzato la linea di produzione dell'A123. Avevano una buona struttura per costruire batterie e in pratica mi hanno insegnato come costruirle, dice Hu. Quando l'A123 è stata acquisita dal conglomerato cinese Wanxiang Group nel 2013, Hu ha firmato un accordo per continuare a utilizzare la struttura. L'accordo scade questo autunno e SolidEnergy si trasferisce in alloggi più spaziosi a Woburn.

L'utilizzo della struttura di A123, afferma Hu, ha costretto SolidEnergy a sviluppare un dispositivo prototipo che potrebbe essere costruito utilizzando strumenti di produzione convenzionali agli ioni di litio. Se avessimo costruito i nostri laboratori ci saremmo concentrati sui materiali e in pratica avremmo dovuto sviluppare un intero processo di produzione attorno ad esso, afferma Hu. Questo è il problema più grande con le aziende produttrici di batterie: iniziano con materiali molto interessanti e poi inventano attorno a loro un processo che non è scalabile. Per noi era il contrario: dovevamo progettare un materiale che potessimo inserire in una linea di produzione su larga scala.

Tuttavia, alcuni mettono in dubbio l'ambizioso programma di Hu. Passare da un prototipo funzionante a ottobre 2015 a batterie di consumo all'inizio del 2017 e veicoli elettrici nel 2018 è un programma incredibilmente aggressivo, afferma in un'e-mail Jim McDowall, direttore dello sviluppo aziendale presso il produttore di batterie Saft.

A nuovo rapporto di Lux Research rileva che una nuova tecnologia di accumulo di energia costa circa 1 miliardo di dollari in sei anni per essere immessa sul mercato. SolidEnergy ha raccolto fino ad oggi 18 milioni di dollari in due round di finanziamento.

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