Simplificando a produção de lítio

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Quando se trata de inovações em baterias, muita atenção é dada a potenciais novos produtos químicos e materiais. Muitas vezes negligenciada é a importância dos processos de produção para reduzir os custos.

Agora, a 24M Technologies, subsidiária do MIT, simplificou a produção de baterias de íons de lítio com um novo design que requer menos materiais e menos etapas para fabricar cada célula. A empresa diz que o projeto, que chama de "SemiSólido" pelo uso de eletrodos pegajosos, reduz os custos de produção em até 40%. A abordagem também melhora a densidade de energia, segurança e reciclabilidade das baterias.

A julgar pelo interesse da indústria, a 24M está no caminho certo. Desde que saiu do modo furtivo em 2015, a 24M licenciou sua tecnologia para empresas multinacionais, incluindo Volkswagen, Fujifilm, Lucas TVS, Axxiva e Freyr. Essas três últimas empresas estão planejando construir gigafactories (fábricas com capacidade de produção anual em escala de gigawatts) com base na tecnologia da 24M na Índia, China, Noruega e Estados Unidos.

"A plataforma SemiSolid foi comprovada na escala de centenas de megawatts sendo produzidos para sistemas residenciais de armazenamento de energia. Agora queremos provar isso na escala de gigawatts", disse o CEO da 24M, Naoki Ota, cuja equipe inclui o cofundador da 24M, chefe cientista e professor do MIT Yet-Ming Chiang.

Estabelecer linhas de produção em grande escala é apenas a primeira fase do plano da 24M. Outra atração importante do design da bateria é que ela pode funcionar com diferentes combinações de químicas de íons de lítio. Isso significa que os parceiros da 24M podem incorporar materiais de melhor desempenho ao longo da linha sem alterar substancialmente os processos de fabricação.

O tipo de produção rápida e em larga escala de baterias de próxima geração que a 24M espera possibilitar pode ter um impacto dramático na adoção de baterias em toda a sociedade – desde o custo e o desempenho dos carros elétricos até a capacidade da energia renovável de substituir os combustíveis fósseis.

"Esta é uma tecnologia de plataforma", diz Ota. "Não somos apenas um operador de baixo custo e alta confiabilidade. Isso é o que somos hoje, mas também podemos ser competitivos com produtos químicos de última geração. Podemos usar qualquer produto químico do mercado sem que os clientes mudem suas cadeias de suprimentos. Outros as startups estão tentando resolver esse problema amanhã, não hoje. Nossa tecnologia pode resolver o problema hoje e amanhã."

Um design simplificado

Chiang,que é Kyocera Professor of Materials Science and Engineering do MIT,teve seu primeiro vislumbre da produção de baterias em larga escala depois de cofundar outra empresa de baterias, a A123 Systems, em 2001. Enquanto a empresa se preparava para abrir o capital no final dos anos 2000, Chiang começou a se perguntar se poderia projetar uma bateria que seria mais fácil manufaturar.

"Eu vi como era a fabricação de baterias e o que me impressionou foi que, embora tenhamos conseguido, era um processo de fabricação incrivelmente complicado", diz Chiang. "Derivou da fabricação de fita magnética que foi adaptada para baterias no final dos anos 1980."

Em seu laboratório no MIT, onde é professor desde 1985, Chiang começou do zero com um novo tipo de dispositivo que chamou de "bateria de fluxo semi-sólido" que bombeia líquidos que transportam eletrodos baseados em partículas de e para tanques para armazenar uma carga. .

Em 2010, Chiang fez parceria com W. Craig Carter, que é professor de ciência e engenharia de materiais da POSCO do MIT, e os dois professores supervisionaram um aluno, Mihai Duduta '11, que explorou baterias de fluxo para sua tese de graduação. Em um mês, Duduta desenvolveu um protótipo no laboratório de Chiang e nasceu a 24M. (Duduta foi o primeiro contratado da empresa.)