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Jul 27, 2023

Simplifier la production de lithium

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Lorsqu’il s’agit d’innovations en matière de batteries, une grande attention est accordée aux nouveaux produits chimiques et matériaux potentiels. L’importance des processus de production pour réduire les coûts est souvent négligée.

Aujourd'hui, 24M Technologies, une entreprise dérivée du MIT, a simplifié la production de batteries lithium-ion avec une nouvelle conception qui nécessite moins de matériaux et moins d'étapes pour fabriquer chaque cellule. La société affirme que cette conception, qu'elle appelle « SemiSolid » en raison de l'utilisation d'électrodes gluantes, réduit les coûts de production jusqu'à 40 %. Cette approche améliore également la densité énergétique, la sécurité et la recyclabilité des batteries.

À en juger par l’intérêt de l’industrie, 24M est sur quelque chose. Depuis qu'elle est sortie du mode furtif en 2015, 24M a concédé sa technologie sous licence à des sociétés multinationales telles que Volkswagen, Fujifilm, Lucas TVS, Axxiva et Freyr. Ces trois dernières entreprises envisagent de construire des gigafactories (usines dotées d'une capacité de production annuelle de l'ordre du gigawatt) basées sur la technologie de 24M en Inde, en Chine, en Norvège et aux États-Unis.

« La plateforme SemiSolid a fait ses preuves à l'échelle de centaines de mégawatts produits pour les systèmes de stockage d'énergie résidentiels. Nous voulons maintenant le prouver à l’échelle du gigawatt », déclare Naoki Ota, PDG de 24M, dont l’équipe comprend le co-fondateur de 24M, le scientifique en chef et le professeur Yet-Ming Chiang du MIT.

La mise en place de lignes de production à grande échelle n'est que la première phase du plan de 24M. Un autre attrait majeur de la conception de sa batterie est qu’elle peut fonctionner avec différentes combinaisons de produits chimiques lithium-ion. Cela signifie que les partenaires de 24M peuvent incorporer des matériaux plus performants sur toute la ligne sans modifier considérablement les processus de fabrication.

Le type de production rapide et à grande échelle de batteries de nouvelle génération que 24M espère permettre pourrait avoir un impact considérable sur l’adoption des batteries dans la société – du coût et des performances des voitures électriques à la capacité des énergies renouvelables à remplacer les combustibles fossiles.

"Il s'agit d'une technologie de plate-forme", explique Ota. « Nous ne sommes pas seulement un opérateur low-cost et hautement fiable. C'est ce que nous sommes aujourd'hui, mais nous pouvons aussi être compétitifs face à la chimie de nouvelle génération. Nous pouvons utiliser n’importe quelle chimie du marché sans que les clients modifient leurs chaînes d’approvisionnement. D'autres startups tentent de résoudre ce problème demain, pas aujourd'hui. Notre technologie peut résoudre le problème aujourd’hui et demain.

Une conception simplifiée

Chiang,qui est professeur Kyocera de science et d'ingénierie des matériaux au MIT,a eu son premier aperçu de la production de batteries à grande échelle après avoir co-fondé une autre société de batteries, A123 Systems, en 2001. Alors que cette société se préparait à entrer en bourse à la fin des années 2000, Chiang a commencé à se demander s'il pourrait concevoir une batterie qui serait plus facile à utiliser. à fabriquer.

"J'ai eu une idée de ce à quoi ressemblait la fabrication de batteries, et ce qui m'a frappé, c'est que même si nous y sommes parvenus, il s'agissait d'un processus de fabrication incroyablement compliqué", explique Chiang. "Cela dérive de la fabrication de bandes magnétiques qui a été adaptée aux batteries à la fin des années 1980."

Dans son laboratoire du MIT, où il est professeur depuis 1985, Chiang est parti de zéro avec un nouveau type d'appareil qu'il a appelé « batterie à flux semi-solide » qui pompe des liquides transportant des électrodes à base de particules vers et depuis des réservoirs pour stocker une charge. .

En 2010, Chiang s'est associé à W. Craig Carter, professeur POSCO de science et d'ingénierie des matériaux au MIT, et les deux professeurs ont supervisé un étudiant, Mihai Duduta '11, qui a exploré les batteries à flux pour sa thèse de premier cycle. En un mois, Duduta avait développé un prototype dans le laboratoire de Chiang et 24M était né. (Duduta a été la première recrue de l'entreprise.)