Le batterie avanzate con lo scopo di veicoli elettrici si stanno spostando dai laboratori alla realizzazione su stuolo

SAN JOSE, California — Per anni, gli scienziati nei laboratori dalla Silicon Valley a Boston hanno cercato un intruglio sfuggente di sostanze chimiche, minerali e metalli che consentisse ai veicoli elettrici di caricarsi in pochi minuti e di percorrere centinaia di miglia tra una carica e l’altra. prezzi molto più bassi rispetto alle batterie attualmente vendute.

Ora, molti di quegli scienziati e le aziende che hanno fondato si stanno avvicinando a una pietra miliare. Costruiscono fabbriche per produrre celle della batteria di nuova generazioneconsentendo alle case automobilistiche di avviare tecnologie di test su strada per determinare se sono sicure e affidabili.

Le operazioni di fabbrica sono generalmente limitate, progettate per migliorare le tecniche di produzione. Ci vorranno alcuni anni prima che le auto con batterie ad alte prestazioni arrivino negli showroom e ancora più tempo prima che le batterie siano disponibili nelle auto di prezzo medio. Ma una volta che la catena di montaggio entra in produzione, si apre la prospettiva allettante di una rivoluzione della mobilità elettrica.

Se la tecnologia può essere prodotta in serie, i veicoli elettrici potrebbero competere e ridurre il costo dei veicoli a combustibili fossili per comodità. Le emissioni nocive del traffico automobilistico possono essere notevolmente ridotte. Gli inventori della tecnologia possono facilmente diventare miliardari se non lo sono già.

Per dozzine di start-up che lavorano su nuove batterie e materiali per batterie, uscire da laboratori chiusi e nelle dure condizioni del mondo reale è un momento di verità.

Produrre milioni di celle di batteria in una fabbrica è molto più difficile che realizzarne poche centinaia in una camera bianca, uno spazio progettato per ridurre l’inquinamento.

“Solo perché hai un materiale che ha il diritto di funzionare non significa che puoi farlo funzionare”, ha affermato Jagdeep Singh, fondatore e CEO di QuantumScape, un produttore di batterie a San Jose, in California. Silicon Valley. “Devi capire come farlo in modo che sia privo di difetti e ragionevolmente uniforme.

Contribuire al rischio sono calo dei titoli tecnologici strappato miliardi di dollari di valore alle società di batterie quotate in borsa. Non sarà così facile per loro raccogliere i soldi di cui hanno bisogno per costruire operazioni di produzione e pagare i lavoratori. La maggior parte di loro ha un reddito minimo o nullo perché non ha ancora iniziato a vendere il prodotto.

QuantumScape aveva un valore di mercato azionario di $ 54 miliardi.

Ciò non ha impedito all’azienda di andare avanti con una fabbrica a San Jose che, se tutto va bene, sarà in grado di sfornare centinaia di migliaia di celle entro il 2024, consentendo alle auto di ricaricarsi in meno di 10 minuti. Le case automobilistiche utilizzeranno la produzione della fabbrica per testare se le batterie possono resistere a strade sconnesse, freddo, ondate di calore e autolavaggi.

Le case automobilistiche vorranno anche sapere se le batterie possono essere ricaricate centinaia di volte senza perdere la capacità di immagazzinare elettricità, se possono sopravvivere a un incidente senza prendere fuoco e se possono essere prodotte a basso costo.

Non è chiaro se tutte le nuove tecnologie manterranno le promesse degli inventori. Tempi di ricarica più brevi e un’autonomia più lunga potrebbero andare a scapito della durata della batteria, ha affermato l’ex dirigente di Tesla David Deak, che ora è un consulente per i materiali delle batterie. “La maggior parte di questi nuovi concetti di materiale porta enormi prestazioni ma compromette qualcos’altro”, ha affermato Deak.

Tuttavia, con il sostegno delle figure di Volkswagen, Bill Gates e Silicon Valley, QuantumScape mostra quanta fiducia e quanta fiducia siano stati riposti in aziende che affermano di essere in grado di soddisfare tutti questi requisiti.

Singh, che in precedenza aveva fondato un’azienda di apparecchiature per le telecomunicazioni, ha fondato QuantumScape nel 2010 dopo aver acquistato una Roadster, il primo veicolo di produzione di Tesla. Tuttavia La famigerata inaffidabilità del roadsterIl signor Singh era convinto che le auto elettriche fossero il futuro.

“È stato sufficiente per darci un’idea di cosa potrebbe essere”, ha detto. Si rese conto che la chiave era una batteria in grado di immagazzinare più energia e “l’unico modo per farlo è cercare una nuova chimica, una svolta chimica”.

Il signor Singh ha collaborato con il professore della Stanford University Fritz Prinz e il ricercatore di Stanford Tim Holm. John Doerr, famoso per essere stato uno dei primi investitori in Google e Amazon, ha fornito denaro iniziale. JB Straubel, co-fondatore di Tesla, è stato un altro dei primi sostenitori ed è un membro del consiglio di QuantumScape.

Dopo anni di sperimentazione, QuantumScape ha sviluppato un materiale ceramico – la cui esatta composizione è un segreto – che separa le estremità positive e negative delle batterie, consentendo agli elettroni di fluire avanti e indietro, prevenendo i cortocircuiti. Questa tecnologia sostituisce il materiale solido con un elettrolita liquido che trasferisce l’energia tra i terminali positivo e negativo della batteria, consentendo di imballare più energia per libbra.

“Abbiamo trascorso circa i primi cinque anni cercando di trovare un materiale che funzionasse”, ha detto Singh. “E dopo aver pensato di trovarlo, abbiamo trascorso altri cinque anni a lavorare su come farlo bene.

Sebbene lo stabilimento QuantumScape di San Jose sia tecnicamente una catena di montaggio “pre-pilota”, è grande quasi quanto quattro campi da calcio. Di recente, una fila di cabine vuote con sedie girevoli nere attendeva nuovi dipendenti, mentre le attrezzature erano su pallet, pronte per essere installate.

Nei laboratori intorno alla Silicon Valley e altrove, dozzine, se non centinaia, di altri imprenditori perseguono un obiettivo tecnologico simile basato sulla connettività capitale di rischio e la ricerca universitaria che ha alimentato la crescita delle industrie dei semiconduttori e del software.

Un altro nome di spicco è SES AI, fondato nel 2012 sulla base di una tecnologia sviluppata presso il Massachusetts Institute of Technology. SES è sostenuta da General Motors, Hyundai, Honda, dalle case automobilistiche cinesi Geely e SAIC e dal produttore sudcoreano di batterie SK Innovation. Marzo, SES, con sede a Woburn, Mass.A Shanghai è stata aperta una fabbrica per la produzione di prototipi cellulari. La società prevede di iniziare a fornire grandi quantità alle case automobilistiche nel 2025.

Anche le azioni di SES sono diminuite, ma Qichao Hu, CEO e co-fondatore, ha affermato di non essere preoccupato. “È una buona cosa”, ha detto. “Quando il mercato va male, sopravvive solo il buono. Questo aiuterà il settore a riprendersi.

SES e altre società di batterie affermano di aver eliminato gli ostacoli scientifici chiave necessari per rendere le celle più sicure, più economiche e più potenti. Ora devi capire come scaricarli a milioni.

“Riteniamo che le restanti sfide siano di natura ingegneristica”, ha affermato Doug Campbell, CEO di Ford Motor e produttore di batterie supportato da BMW Solid Power. Solid Power, con sede a Louisville, Colorado, ha dichiarato a giugno di aver installato una linea di produzione pilota che inizierà a fornire celle ai suoi partner dell’industria automobilistica per i test entro la fine dell’anno.

Indirettamente, Tesla ha dato vita a molte startup della Silicon Valley. L’azienda ha prodotto una generazione di esperti di batterie, molti dei quali hanno lasciato e sono andati a lavorare per altre aziende.

Gene Berdichevsky, CEO e co-fondatore Essi Ad Alameda, in California, c’è un veterano di Tesla. Il signor Berdichevski è nato in Unione Sovietica ed è emigrato negli Stati Uniti all’età di 9 anni con i suoi genitori, entrambi ingegneri elettrici su sottomarini nucleari. Ha conseguito la laurea e il master a Stanford e in seguito è diventato il settimo impiegato di Tesla. ha contribuito a sviluppare la batteria Roadster.

Tesla ha effettivamente creato l’industria delle batterie per auto elettriche dimostrando che le persone acquisteranno veicoli elettrici e costringendo le case automobilistiche tradizionali a prendere in considerazione la tecnologia, ha affermato Berdichevsky. “Renderà il mondo elettrico”, ha detto, “e tutti in competizione per l’auto elettrica migliore”.

Sila fa parte di un gruppo di startup che hanno sviluppato materiali che migliorano sostanzialmente le prestazioni dei progetti di batterie esistenti, aumentando l’autonomia operativa del 20 percento o più. Altri includono Group14 Technologies a Woodinville, Washington, vicino a Seattle, che è supportata da Porsche, e OneD Battery Sciences a Palo Alto, California.

Tutti e tre hanno trovato il modo di utilizzare il silicio per immagazzinare elettricità all’interno delle batterie, piuttosto che la grafite che predomina nei progetti esistenti. Il silicio può contenere molta più energia per libbra rispetto alla grafite, consentendo alle batterie di essere più leggere ed economiche e di caricarsi più velocemente. Il silicio ridurrebbe anche la dipendenza degli Stati Uniti dalla grafite raffinato in Cina.

Lo svantaggio del silicio è che si gonfia fino a tre volte la sua dimensione quando è caricato, il che può stressare i componenti abbastanza da causare il guasto della batteria. Persone come Yimin Zhu, Chief Technology Officer di OneD, hanno trascorso un decennio a creare diverse miscele in laboratori ricchi di attrezzature per trovare il modo di risolvere questo problema.

Sila, OneD e Group14 sono attualmente in varie fasi di produzione nei loro stabilimenti nello stato di Washington.

A maggio, Sila ha annunciato un accordo per la fornitura di materiale di silicio a Mercedes-Benz da uno stabilimento a Moses Lake, Washington. Piani Mercedes dal 2025 utilizzare questo materiale in auto sportive di lusso.

Porsche ha annunciato piani fino al 2024. di utilizzare materiale siliconico del Gruppo 14, anche se in un numero limitato di veicoli. Il CEO di Group14 Rick Luebbe ha affermato che un importante produttore distribuirà la tecnologia dell’azienda il prossimo anno, che secondo lui consentirà a un’auto di ricaricarsi in 10 minuti.

“A quel tempo, tutti i vantaggi delle auto elettriche sono disponibili senza alcuno svantaggio”, ha affermato il sig. Lube.

La domanda di batterie è così alta che ci sono molte opportunità per diverse aziende di avere successo. Ma per le dozzine, se non centinaia, di altre società che mirano a un mercato del valore di 1 trilione di dollari quando tutte le nuove auto saranno elettriche, è inevitabile che si verifichino guasti.

“Ogni nuova industria trasformativa inizia con molti attori e si restringe”, ha affermato Mr. Lube. “Lo vedremo qui.”

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