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Haben Sie einen Batteriedurchbruch? Sie brauchen Freunde in der Fertigung
PolyPlus – ein kleines Batterie-Startup mit 27 Mitarbeitern – hat beschlossen, die Grundlagen der Massenfertigung zu erlernen, um seine Technologie auf den Markt zu bringen.
Eine der Lithium-Wasser-Batterien von PolyPlus. Kredit: PolyPlus.
Anfang dieser Woche erhielt das in Berkeley, Kalifornien, ansässige Unternehmen zusammen mit Johnson Controls und Corning einen Zuschuss des Energieministeriums Innovative Fertigungsinitiative . Der Zuschuss in Höhe von 9 Millionen US-Dollar wird eine Pilotlinie zur Herstellung einer Schlüsselkomponente für Lithium-Wasser-, Lithium-Luft- und Lithium-Schwefel-Batterien finanzieren, neue Chemikalien, von denen das Unternehmen hofft, dass sie einen großen Sprung in der Energiedichte gegenüber heutigen Batterien bewirken.
PolyPlus ist eines von Dutzenden von Unternehmen, die nach besseren Batterien streben, aber sein Geschäftsmodell unterscheidet sich von den meisten anderen. Es hat nur Geld von Investoren mit einem langen Zeithorizont genommen und will die Fertigung, nicht nur die Materialwissenschaften, zu einer Kernkompetenz machen.
Inkrementelle Verbesserungen an Lithium-Ionen-Batterien können an bestehenden Produktionsmaschinen angebracht werden, aber die Einführung einer völlig neuen Chemie mit dem Potenzial für einen Durchbruch – etwas, das eine Reihe anderer Unternehmen zu erreichen versuchen – erfordert die eigentliche Herstellung der Hardware, sagt CEO Steven Visco.
So etwas gab es noch nie. Wenn wir dies lizenzieren, ist es viel wertvoller, wenn die Leute das Produkt sehen und Produkte von einer Arbeitslinie nehmen können. Es gibt uns Glaubwürdigkeit auf dem Markt und wir können Feedback einholen, sagt er.
Die ersten geplanten Produkte werden eine nicht wiederaufladbare Lithium-Seewasser-Batterie sein, die im nächsten Jahr erwartet wird, gefolgt von einer nicht wiederaufladbaren Lithium-Luft-Batterie ein Jahr später. Mit der gleichen Kerntechnologie plant PolyPlus, einige Jahre nach Visco wiederaufladbare Lithium-Luft- und Lithium-Schwefel-Batterien herzustellen.
PolyPlus hat sich bisher von Venture-Capital-Investoren ferngehalten, weil VCs versuchen, innerhalb weniger Jahre aus Startups auszusteigen, was nicht zum Energiespeichergeschäft passt, sagt Visco. Stattdessen hat das Unternehmen mit staatlichen Zuschüssen und Finanzierungen von großen Unternehmensinvestoren gearbeitet. Und es arbeitet mit großen Unternehmen rund um die Fertigung zusammen.
Wir sind klein. Es wäre schwierig, über Nacht von einem kleinen Unternehmen zu wachsen, und das ist ein gefährlicher Weg. Johnson Controls bringt eine ganze Lieferkette und Kompetenz in der Massenfertigung mit, sagt er.
Wenn es zu vertretbaren Kosten hergestellt werden kann, könnte die Technologie einen Weg zu erheblichen Verbesserungen in der Menge an Energie bieten, die Batterien nach Volumen speichern können. Die Meerwasserbatterie des Unternehmens, die für Roboterfahrzeuge oder Unterwassersensoren verwendet werden könnte, wird die zehnfache Energie heutiger Batterien bieten, sagt Visco. Die Armee werde in Kürze damit beginnen, die primären Lithium-Luft-Batterien von PolyPlus zu testen, um die Soldaten zu entlasten, fügte er hinzu.
Die Kerntechnologie aller geplanten Batterien stammt aus dem Jahr 2003, als Ingenieure des Unternehmens eine Keramikmembran entwickelten, die nur Lithium-Ionen durchlässt, aber undurchlässig für Wasser, Luft oder andere Materialien ist. Mit einem versiegelten Festkeramikelektrolyten kann das Unternehmen auch die Lithium-Luft- und Lithium-Schwefel-Chemie verfolgen, sagt Visco.
Seine ersten Lithium-Meerwasser-Batterien werden nicht wiederaufladbar sein, aber eine Energiedichte von 1.300 bis 1.500 Wattstunden pro Kilogramm haben, ein Vielfaches der heutigen Batterien, so das Unternehmen. Sie werden nicht so leistungsstark sein wie herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien, aber die bessere Energiedichte ermöglicht viel länger anhaltende Unterwassermissionen für Sensoren oder Fahrzeuge.
Das Unternehmen steht vor einer Reihe technischer Hürden, insbesondere weil seine wiederaufladbaren Batterien viele Zyklen halten, aber Visco sagt, dass der einzige Weg, um aufzukommen, darin besteht, auf eine potenziell disruptive Technologie zu setzen und die Herstellung zu einer Kernkompetenz zu machen.
Um mit den Herstellern von Lithium-Ionen-Batterien konkurrieren zu können, sind Milliarden von Dollar an Kapital erforderlich – es handelt sich ausschließlich um Volumenfertigung und Sie konkurrieren mit „Asia Inc“. Es wird Friedhöfe voller vergrabener Batteriefirmen geben, sagt er.