Технология аккумуляторов имеет решающее значение, поскольку мир склоняется к электрификации для обеспечения декарбонизации в гонке против изменения климата. Но растущий спрос заставляет все больше внимания уделять ограничениям и недостаткам технологии литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов текущего поколения. Именно здесь надеется появиться компания Molyon, дочерняя компания Кембриджского университета: британский стартап разрабатывает литий-серную (Li-S) технологию следующего поколения.
Литий-S-аккумуляторы обещают гораздо лучшую производительность благодаря более высокой плотности энергии по сравнению с литий-ионными элементами в сочетании с преимуществом лучшей устойчивости цепочки поставок, поскольку в них много серы. Некоторые минералы, имеющие решающее значение для литий-ионных аккумуляторов, найти труднее.
«Нынешние аккумуляторы, такие как те, что используются в наших телефонах, наших ноутбуках, наших электромобилях, просто недостаточно хороши», — утверждает генеральный директор и соучредитель Molyon доктор Исмаил Сами (на фото выше слева, с соучредителем и техническим директором). Доктор Чжуаннань Ли). «Они дорогие, содержат такие редкие материалы, как кобальт, а также недостаточно хороши с точки зрения производительности».
«Мне приходится заряжать телефон много раз, иногда за день. Когда люди задумываются о покупке электромобиля, по-прежнему возникает «беспокойство о запасе хода». Итак, литий-ионные батареи действительно достигают этого «стеклянного потолка» по производительности. И нам нужно следующее поколение — шаг вперед в производительности — чтобы мы могли сделать больше и достичь пути к Net Zero».
Уже давно существует ажиотаж по поводу потенциала производительности Li-S аккумуляторов, которые были изобретены еще в 1960-х годах. Однако коммерциализация застопорилась, поскольку сера вступает в реакцию внутри батареи и в конечном итоге ускоряет деградацию элементов, а это означает, что эти высокоэнергетические батареи исторически быстро перегорали. И никому не нужен потрясающий аккумулятор, которого хватит всего на несколько циклов зарядки.
Но теперь компания Molyon считает, что нашла решение проблемы стабилизации Li-S аккумуляторов в течение «сотни циклов» за счет использования нового материала для катода, который, по словам Сами, работает «феноменально хорошо». Эта разработка обещает раскрыть преобразующий потенциал Li-S в коммерческом масштабе — при условии, что команда сможет воплотить свои лабораторные достижения в реальных технологиях.
Стартап был основан в феврале этого года — на основе около 15 лет исследований на факультете материаловедения Кембриджского университета. Это работа, проводимая группой Чховалла факультета материаловедения (названной в честь профессора Маниша Чховаллы), с веществом, называемым металлическим дисульфидом молибдена (также известным как MoS).2), который Molyon планирует коммерциализировать в ближайшие годы.
Говоря о еще одном преимуществе материала, Сами отмечает MoS.2 «естественно широко распространен» — говорится, что он «происходит во всем мире, в США, в Китае, в Австралии, по всему миру» — что предполагает, что батареи, использующие это вещество, не будут иметь так много проблем в цепочке поставок.
МоС2 естественным образом встречается в виде полупроводника, поэтому он объясняет, что ключевая часть процесса запуска включает в себя превращение его в металл, чтобы сделать его проводящим. Затем они используют проводящий MoS.2 в качестве добавки к катоду (т.е. к положительной клемме батареи) — получается стабильная литий-серная батарея, которую можно заряжать в течение многих циклов.
По словам саамов, в других попытках коммерциализации Li-S аккумуляторов в качестве добавки обычно использовался углерод. При этом он утверждает, что Молион делает что-то «фундаментально» новое и отличное от предыдущих попыток (или более нынешних конкурентов).
Стартап запатентовал использование MoS2 в Li-S батареях, что придаёт ему ещё и защищенность на подходе.
«Что мы на самом деле делаем с этим материалом, так это позволяем сере выполнять свою работу, вступать в реакцию с литием, высвобождать эту энергию, а не растворяться в электролите. Итак, мы обнаружили, что именно дисульфид молибдена является добавкой, которая затем решает ключевую проблему растворения серы в батарее», — рассказал он TechCrunch.
«Мы показали, что углерод — не очень хорошая добавка», — добавляет Сами. «Он не обладает теми особыми свойствами, которые необходимы для предотвращения растворения серы в электролите и создания долговечных батарей. . . (Мы) действительно совершили прорыв и существенное изменение в уровне материалов, которое раньше не демонстрировалось».
Удвойте энергию
По его словам, в ранних прототипах литий-S-элемента, размер которого аналогичен аккумулятору в мобильном телефоне, команде удалось продемонстрировать вдвое большую энергию, чем у литий-ионных аккумуляторов. Когда соучредители увидели результаты, которые они получили, они немедленно решили выделить компанию и «сделать это», как выразился Сами.
Molyon объявляет о посевном раунде стоимостью 4,6 миллиона долларов, проводимом европейскими инвесторами в области глубоких технологий и ранних стадий IQ Capital и Plural, чтобы работать над созданием пилотного производства, которое сможет производить прототипы Li-S аккумуляторов для демонстрации на рынке и восхищения потенциальных клиентов.
«Это первоначальное финансирование позволит нам запустить и построить наш пилотный объект в Кембридже», — говорит Сами. «То, на чем мы сосредоточены с этим капиталом, — это увеличение масштабов этого материала, увеличение размера катода — который на самом деле является нашим источником, нашим секретным соусом, нашим прорывом в области литий-серных батарей — поэтому развивайте наши операции, чтобы иметь возможность делать это. это одновременно».
«Нам нужно продемонстрировать настоящие батареи и продемонстрировать их производительность», — добавляет он. «Мы собираемся сосредоточиться на материале и его масштабировании, а также продемонстрировать практические настоящие батареи».
Сами не будет заниматься прогнозированием того, сколько времени потребуется команде, чтобы добраться до стадии производства коммерческого прототипа — он лишь говорит, что они сосредоточены на том, чтобы вывести свою технологию Li-S на рынок «как можно быстрее».
Molyon также еще не до конца решил, какую форму может принять его бизнес-модель, но он говорит, что они хотят предложить рынку «технологическую платформу», предполагая, что они могут быть открыты для лицензирования инноваций в будущем.
Одним из первых направлений демонстрации применения прототипов Li-S аккумуляторов станут дроны и роботы.
На вопрос, почему они выбрали именно эти варианты использования, Сами подчеркивает, что более легкие Li-S-элементы могут действительно проявить себя в мобильных случаях, когда вес влияет на производительность. Они также надеются, что эта технология будет полезна для увеличения запаса хода электромобилей и в будущем.
«Литий-серные батареи (имеют) невероятно высокую энергию на вес, и это делает их невероятно полезными для ряда применений — всего, что движется, всего, что летает», — отмечает он, перечисляя транспорт, мобильность и «мобильных роботов» в качестве особенно важных. интересные области применения.
«В сфере дронов возможность летать дольше и дальше является явным преимуществом», — добавляет он. «И поэтому мы считаем, что этот рынок является одним из первых, кто внедрит литий-серные батареи из-за огромных улучшений производительности, которые мы можем привнести в дроны, и позволяем им делать больше с нашими батареями, а не с текущими батареями на рынке».
Учитывая такие варианты использования, TechCrunch предполагает, что оборонная промышленность может стать будущим заказчиком технологии Molyon.
«Потенциально это может быть интересное приложение или потенциальный клиент», — с некоторой неохотой отвечает Сами. «Но мы действительно находимся на ранней стадии нашего пути — мы сосредоточены на катоде, мы сосредоточены на батарее, а затем ищем потенциальные приложения и клиентов в будущем».
«Я думаю, что эти батареи имеют потенциал для использования в ряде случаев, когда важна дальность действия. И мы изучаем эти различные приложения и варианты использования и определяем, где эти литий-серные батареи могут изменить ситуацию», — добавляет он.
Комментируя финансирование в подтверждающих заявлениях, Карина Намих, партнер Plural, сказала: «Эта превосходная и целеустремленная команда обладает интеллектуальной собственностью, глубокими техническими знаниями, стремлением и коммерческим опытом, чтобы вывести эту новую технологию на рынок и создать новую компанию по производству аккумуляторов. это может бросить вызов традиционным поставщикам».
Макс Баутин, генеральный партнер IQ Capital, добавил: «Компания Molyon сделала революционное открытие в области материаловедения, которое радикально изменит плотность энергии аккумуляторов и откроет огромный рынок. Мы были очень впечатлены энтузиазмом и опытом команды Molyon, а также уровнем зрелости, на котором они уже продемонстрировали потенциал своей технологии. Мы рады поддерживать Molyon на этом захватывающем этапе их предприятия, когда они расширяются до своего первого пилотного объекта и за его пределами».
