O companie americana a gasit un mod de a reduce la jumatate costurile de productie ale bateriilor Li-Ion. La dezvoltarea tehnologiei a contribuit in mod decisiv si un roman

O companie americana pe nume 24M Technologies lucreaza de cinci ani la o solutie care sa revolutioneze bateriile Litiu-Ion, puternic dezavantajate de costurile mari, dar si de complexitatea producerii lor. Acum, compania a carui prim angajat a fost un roman, a anuntat ca a gasit solutia si ca in 2017 va lansa primele produse: baterii Li-Ion semi-solide destinate sistemului energetic din SUA. Mai jos puteti citi cum vrea compania sa reduca la jumatate costurile producerii bateriilor Li-Ion si mai ales ce schimbari propune pentru ca fabricile de productie a acestor baterii sa necesite investitii de zece ori mai mici.

Bateriile Li-Ion au fost introduse in piata de Sony la inceputul anilor 90′ si acum sunt nelipsite din viata noastra, insa problema este ca sunt scumpe, iar procesul de productie este complicat si dureaza mult.

Bateriile sunt extrem de scumpe in raport cu performantele tehnice si costurile de productie sunt intre 300 si 500 dolari/kWh, estimarile taiwanezului Yet-Ming Chiang, fondator al 24M Technologies, fiind ca tehnologia dezvoltata de companie poate duce costul la sub 100 dolari/kWh in 2020. Iar promisiunile au captat interesul investitorilor, compania primind finantari de 50 milioane dolari pana acum, altele urmand sa apara.

La proiect a avut o contributie esentiala si romanul Mihai Duduta care in 2010 a fost intaiul angajat al companiei si despre care puteti citi pe larg aici, intr-un interviu realizat de HotNews.ro. Duduta a construit primul prototip de baterie si apoi a avut un rol important in momentul in care 24M a trebuit sa-si schimbe planurile fiindca prima idee nu era viabila din punct de vedere financiar.

Actualele costuri de productie fac, spre exemplu, ca bateria Li-Ion sa fie cea mai scumpa componenta a masinii electrice si asa se explica faptul ca un model electric de clasa mini costa si peste 25.000 euro, in timp ce o masina similara cu motor termic este sub 12.000 euro. La o astfel de masina bateria singura costa peste 6-7.000 de euro. In plus si autonomia este mica, iar daca este sa fie crescuta, bateria trebuie sa fie mai mare si atunci devine mult prea scumpa din cauza materialelor folosite.

De ce costa atat de mult bateriile Li-Ion? Fiindca in configuratia actuala costul fabricatiei este urias (40% din pretul final), iar 30% este reprezentat de costul materialelor).

Mai mult, la interiorul bateriei sunt extrem de multe componente inactive (din diverse metale si din plastic) care sunt folosite la constructia bateriei, o ingreuneaza, ii adauga mult si la costul de productie si nici nu ajuta in vreun fel la producerea energiei.

24M Technologies spune ca poate reduce cu 80% cantitatea materialelor ce nu contribuie la producerea energiei, iar asta inseamna ca poate fi creata o baterie cu o densitate energetica mult mai mare decat la bateriile Li-Ion de acum.

Compania a facut mai multe modificari la designul intern al bateriei, a rearanjat o serie de elemente esentiale si le-a schimbat si dimensiunile (spre exemplu electrozii sunt de patru ori mai grosi decat la o baterie standard, ceea ce creste densitatea energetica). In celulele din baterie compania a reusit sa reduca de la 14, la numai cinci, iar etapele de uscare din procesul de fabricatie au fost eliminaate fiindca sa injecteaza inca de la inceput substanta electrolitica lichid in celula.

Marele pariu al 24M Technologies este insa simplificarea procesului de fabricatie al bateriilor Li-Ion, capitol la care daca va reusi, va deveni un exemplu pentru intreaga industrie. De ce? Fiindca bateriile Li-Ion necesita investitii uriase si spatiu mare. In plus, procesul in sine dureaza mult fiindca bateriile, care in general folosesc solventi lichizi, trebuie uscate mereu si mereu, astfel ca intregul proces de fabricatie se lungeste enorm. 24M spune ca a gasit solutii care pot face procesul de fabricatie de cinci ori mai rapid si investitiile initiale de constructie a unei fabrici pot ajunge sa fie de zece ori mai mici.

Astfel, daca acum cea mai mica fabrica de baterii Li-Ion necesita investitii de 100 milioane dolari, pe viitor se va putea porni cu 10-15 milioane dolari, daca ideea 24M Technologies se va dovedi fiabila. Dat fiind ca cele mai mari fabrici de baterii necesita investitii de peste un miliard de dolari, daca aceasta suma poate fi redusa spre 100 de milioane, se poate vorbi de o revolutie care va fi resimtita si de client in pretul final al produsului ce incorporeaza bateria.

Ce urmeaza? In 2016 ar trebui sa inceapa primele teste, iar in 2017 sa fie lansata o baterie pentru sistemul energetic (energy power grid), iar in urmatorii trei-patru ani compania spera sa poata lansa si o baterie pentru masini electrice, baterie care, dat fiind ca va avea cicluri diferite de incarcare, necesita si un alt tip de design.

Compania spune ca este clar faptul ca bateriile Li-Ion sunt cele mai potrivite, insa necesita o serie de schimbari care sa le faca mult mai eficiente energetic si mai ales mai ieftine. Costul de productie/kWh va continua sa scada pana la sub 85 dolari/kWh (de la peste 300 dolari/kWh), iar cei de la 24M spun ca vor putea fi mereu cu costurile sub cele medii din industrie datorita procesului dezvoltat si datorita optimizarilor din productie.

Mihai Duduta, primul angajat al companiei, s-a nascut in 1985 la Suceava si in clasa a 12-a a luat medalia de argint la Olimpiada Internationala de Chimie din Germania. Din 2007 in 2010 a studiat la MIT unde in 2010 si-a luat licenta cu o lucrare despre semi solid flow cell.

In 2014 Mihai Duduta a plecat de la 24M pentru a incepe un doctorat la Harvard University in domeniul robotilor flexibili. „Ce m-a interesat pe mine a fost inovatia din punct se vedere al materialelor folosite. Dupa ce compania a inceput sa se axeze pe productie de serie, am inceput sa caut alt domeniu de cercetare pe tema materialelor. Astfel am descoperit robotii flexibili si numeroasele lor moduri de folosire in medicina, energie, aplicatii militare”, a explicat Mihai Duduta, pentru HotNews.ro.

Semi-solid flow cell imbina doua concepte: redox flow cells inventate la NASA in anii ￢70 si bateriile pe Li-ion dezvoltate in principal in Japonia in anii ￢90. Redox flow cells sunt baterii in care electrozii (mai precis materialele active) sunt lichide si pot fi scoase din zona de reactie electrochimica (in care anodul si catodul sunt despartite doar de o membrana) cand sunt incarcate sau descarcate. Astfel se separa puterea bateriei de energia continuta in baterie.

Marea noutate a semi-solid flow cells este ca face bateriile reincarcabile mai ieftine si mai performante decat rivalii din piata, datorita chimiei Li-ion si a arhitecturii redox flow cells.

Surse: Quartz, Forbes, Wall Street Journal, MIT News.