Las baterías de 24M podrían aprovechar mejor la energía eólica y solar

Las baterías de iones de litio alimentan todo, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. Se adaptan bien al trabajo porque son más pequeñas y livianas, se cargan más rápido y duran más que otras baterías. Pero también son complejos y, por lo tanto, costosos de fabricar, lo que ha obstaculizado la adopción masiva del transporte eléctrico y el almacenamiento de energía a gran escala.

Sin embargo, Ming Chiang cree que su startup 24M tiene la respuesta. La clave es un electrodo semisólido. En una batería de iones de litio convencional, se apilan o enrollan muchas capas delgadas de electrodos para producir una celda. Las baterías de iones de litio son el único producto que conozco, además del baklava, en el que se apilan tantas capas delgadas para aumentar el volumen, dice Chiang, cofundador y científico jefe de 24M, así como profesor de ciencia de materiales en el MIT. Nuestro objetivo es hacer una batería de iones de litio a través del proceso más simple posible.

Esta historia fue parte de nuestra edición de julio de 2016

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La innovación de Chiang, que se desarrolló en su laboratorio del MIT, es un electrodo formado al mezclar polvos con un electrolito líquido para hacer una suspensión pegajosa. El diseño permite que 24M aumente la cantidad de material de almacenamiento de energía en una batería y le dé entre un 15 y un 25 por ciento más de capacidad que las baterías de iones de litio convencionales del mismo tamaño.

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El nuevo diseño también es más rápido y económico de hacer. Las grandes fábricas típicas para fabricar baterías de iones de litio cuestan alrededor de $ 100 millones, en parte porque se necesitan máquinas especializadas para recubrir, secar, cortar y comprimir la película del electrodo. Dado que su electrodo semisólido no requiere estos pasos, dice 24M, sus baterías podrían producirse en una quinta parte del tiempo y en plantas mucho más pequeñas.

Si su tecnología tiene éxito, 24M podría estar entre las primeras empresas en reducir el costo de las celdas de las baterías de iones de litio a menos de $100 por kilovatio-hora, de $200 a $250 en la actualidad. Ese es el punto en el que los coches eléctricos podrían competir en costes con los vehículos de combustión interna.

Para alcanzar ese objetivo para 2020, 24M debe ampliar su línea de fabricación piloto existente en Cambridge, Massachusetts, a la fabricación de alto volumen. La compañía planea construir una fábrica en 2017, probablemente en asociación con una gran empresa industrial, y lanzar su primer producto a principios de 2018. Espera que las empresas de servicios públicos compren sus baterías para almacenar electricidad de parques eólicos y solares y entregar energía durante los picos de demanda. horas.

Un técnico analiza el polvo que entrará en la suspensión que se convertirá en el cátodo de la batería. El proceso consiste en mezclar materiales en polvo (fosfato de hierro y litio, grafito) con un electrolito líquido patentado.

El electrodo semisólido tiene una consistencia de masa y se puede deformar sin fallar o incendiarse. La compañía afirma que esta alta tolerancia al abuso hace que su diseño sea la batería de iones de litio más segura jamás fabricada.

El electrodo semisólido tiene una consistencia de masa y se puede deformar sin fallar o incendiarse. La compañía afirma que esta alta tolerancia al abuso hace que su diseño sea la batería de iones de litio más segura jamás fabricada.

Esta máquina, desarrollada en 2014 como parte de la línea de fabricación piloto de 24M, fabrica el ánodo y el cátodo de la batería por separado y luego los combina en una sola celda. El proceso lleva menos de dos minutos.

Primero, la máquina dispensa trozos de papel de aluminio. A continuación se aplica suspensión. Luego, la máquina agrega el separador de la batería, un plástico poroso que evita los cortocircuitos eléctricos, y une el ánodo con su compañero de cátodo. Esto crea una celda unitaria, que contiene todo lo que la batería necesita para funcionar, pero carece de su empaque final.

Primero, la máquina dispensa trozos de papel de aluminio. A continuación se aplica suspensión. Luego, la máquina agrega el separador de la batería, un plástico poroso que evita los cortocircuitos eléctricos, y une el ánodo con su compañero de cátodo. Esto crea una celda unitaria, que contiene todo lo que la batería necesita para funcionar, pero carece de su empaque final.

Las celdas unitarias se apilan para aumentar la capacidad de la batería. Luego, los técnicos sueldan las pestañas de las celdas para crear una celda apilada y la sellan al vacío dentro de una bolsa de aluminio. La soldadura y el embalaje son dos de los pocos procesos que 24M no ha automatizado en su línea piloto.

Las celdas unitarias se apilan para aumentar la capacidad de la batería. Luego, los técnicos sueldan las pestañas de las celdas para crear una celda apilada y la sellan al vacío dentro de una bolsa de aluminio. La soldadura y el embalaje son dos de los pocos procesos que 24M no ha automatizado en su línea piloto.

Las baterías esperan antes y después de la prueba. Solo se necesitan unas pocas horas para pasar de las materias primas a las baterías listas para la prueba, según 24M. En una fábrica convencional de iones de litio, ese proceso llevaría alrededor de una semana.

La compañía también está hablando con los fabricantes de vehículos eléctricos, pero considera que los vehículos eléctricos son un enfoque secundario. Es comprensible que Chiang pise con cuidado en ese mercado. A123 Systems, una compañía de baterías que cofundó, se declaró en bancarrota en 2012 después de gastar demasiado dinero en la construcción de grandes plantas de baterías para abastecer a los fabricantes de automóviles. Por el contrario, dice Chiang, las tecnologías de fabricación de 24M están diseñadas para ser modulares y escalarse de manera más eficiente si es necesario.

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