Batterietechnologie ist von entscheidender Bedeutung, da die Welt im Wettlauf gegen den Klimawandel auf Elektrifizierung setzt, um die Dekarbonisierung voranzutreiben. Die steigende Nachfrage lenkt jedoch die Aufmerksamkeit stärker auf die Grenzen und Nachteile der Lithium-Ionen-Batterietechnologie (Li-Ion) der aktuellen Generation. Hier hat sich die Universität Cambridge niedergelassen Molyon hofft auf Einzug: Das britische Startup entwickelt die Lithium-Schwefel-Technologie (Li-S) der nächsten Generation.
Li-S-Batterien versprechen dank der höheren Energiedichte im Vergleich zu Li-Ionen-Zellen eine deutlich bessere Leistung, kombiniert mit dem Vorteil einer besseren Widerstandsfähigkeit der Lieferkette, da Schwefel reichlich vorhanden ist. Einige für Li-Ionen-Batterien wichtige Mineralien sind schwieriger zu bekommen.
„Aktuelle Batterien, wie die in unseren Telefonen, unseren Laptops, unseren Elektrofahrzeugen, sind einfach nicht gut genug“, argumentiert Dr. Ismail Sami, CEO und Mitbegründer von Molyon (Bild oben, links, mit Mitbegründer und CTO). Dr. Zhuangnan Li). „Sie sind teuer, enthalten wichtige seltene Materialien wie Kobalt und sind auch leistungstechnisch einfach nicht gut genug.“
„Ich muss mein Telefon manchmal mehrmals am Tag aufladen. Wenn Menschen über den Kauf eines Elektrofahrzeugs nachdenken, herrscht immer noch „Reichweitenangst“. Und so stoßen Lithium-Ionen-Batterien in ihrer Leistung wirklich an diese „gläserne Decke“. Und wir brauchen eine nächste Generation – einen Leistungssprung –, der es uns ermöglicht, mehr zu tun und uns auf den Weg zu Netto-Null zu machen.“
Über das Leistungspotenzial von Li-S-Akkus, die bereits in den 1960er-Jahren erfunden wurden, herrscht schon lange Begeisterung. Allerdings ist die Kommerzialisierung ins Stocken geraten, weil Schwefel im Inneren der Batterie reagiert und letztlich den Zellverfall beschleunigt, was bedeutet, dass diese Hochenergiebatterien in der Vergangenheit schnell durchgebrannt sind. Und niemand möchte einen tollen Akku, der nur ein paar Ladezyklen durchhält.
Aber jetzt glaubt Molyon, eine Antwort auf die Stabilisierung von Li-S-Batterien über „Hunderte von Zyklen“ gefunden zu haben, indem ein neues Material für die Kathode verwendet wird, das laut Sami „phänomenal gut“ funktioniert. Die Entwicklung verspricht, das transformative Potenzial von Li-S im kommerziellen Maßstab freizusetzen – vorausgesetzt, das Team kann seine Labordurchbrüche in reale Technologie umsetzen.
Das Startup wurde im Februar dieses Jahres gegründet – das Ergebnis von rund 15 Jahren Forschung am Department of Materials Science der Universität Cambridge. Es handelt sich um diese Arbeit, die von der Chhowalla Group (benannt nach) der Abteilung für Materialwissenschaften durchgeführt wurde Professor Manish Chhowalla), in eine Substanz namens metallisches Molybdändisulfid (auch bekannt als MoS).2), das Molyon in den kommenden Jahren kommerzialisieren will.
Als weiteren Vorteil des Materials weist Sami auf MoS hin2 ist „von Natur aus reichlich vorhanden“ – es heißt, es komme „weltweit vor, in den USA, in China, in Australien, auf der ganzen Welt“ – was darauf hindeutet, dass Batterien, die diesen Stoff verwenden, keine so großen Herausforderungen in der Lieferkette haben würden.
MoS2 Da es natürlicherweise als Halbleiter vorkommt, erklärt er, dass ein wichtiger Teil des Startup-Prozesses darin besteht, es in ein Metall umzuwandeln, um es leitend zu machen. Sie verwenden dann leitfähiges MoS2 als Zusatz zur Kathode (also dem Pluspol der Batterie) – wodurch eine stabile Lithium-Schwefel-Batterie entsteht, die über viele Zyklen aufgeladen werden kann.
Bei anderen Versuchen, Li-S-Batterien zu kommerzialisieren, wurde laut Sami typischerweise Kohlenstoff als Zusatzstoff verwendet. Er argumentiert hingegen, dass Molyon im Vergleich zu früheren Versuchen (oder aktuelleren Konkurrenten) etwas „grundsätzlich“ Neues und Anderes macht.
Das Startup hat sich den Einsatz von MoS patentieren lassen2 in Li-S-Batterien, was ihm auch bei der Annäherung Verteidigungsfähigkeit verleiht.
„Was wir mit diesem Material wirklich machen, ist, dass der Schwefel seine Aufgabe erfüllen kann, mit dem Lithium reagiert, diese Energie freisetzt und sich nicht im Elektrolyten auflöst. Wir haben also herausgefunden, dass dieses Molybdändisulfid ein Additiv ist, das dann das Schlüsselproblem der Auflösung von Schwefel in der Batterie löst“, sagt er gegenüber Tech.
„Wir haben gezeigt, dass Kohlenstoff kein besonders guter Zusatzstoff ist“, fügt Sami hinzu. „Es verfügt nicht über die besonderen Eigenschaften, die erforderlich sind, um zu verhindern, dass sich Schwefel im Elektrolyten auflöst und langlebige Batterien entstehen. . . [W]„Wir haben wirklich einen Durchbruch und einen bahnbrechenden Wandel auf der Materialebene gefunden, der noch nie zuvor demonstriert wurde.“
Verdoppeln Sie die Energie
In frühen Prototypen einer Li-S-Zelle, die eine ähnliche Größe wie eine Batterie in einem Mobiltelefon hat, konnte das Team seiner Meinung nach die doppelte Energie von Li-Ionen-Batterien nachweisen. Als die Mitbegründer die erzielten Ergebnisse sahen, beschlossen sie sofort, ein Unternehmen auszugliedern und „durchzustarten“, wie Sami es ausdrückt.
Molyon kündigt eine 4,6-Millionen-Dollar-Seed-Runde an, die gemeinsam von den europäischen Deep-Tech- und Frühphaseninvestoren IQ Capital und Plural geleitet wird, um auf den Bau einer Pilotproduktionsanlage hinzuarbeiten, die Prototypen von Li-S-Batterien herstellen kann, um sie auf dem Markt vorzuführen und potenzielle Kunden zu begeistern.
„Diese anfängliche Finanzierung wird es uns ermöglichen, unsere Pilotanlage in Cambridge zu starten und zu bauen“, sagt Sami. „Mit diesem Kapital konzentrieren wir uns darauf, dieses Material zu vergrößern, die Kathode zu vergrößern – die eigentlich unsere Quelle, unser Geheimrezept, unser Durchbruch bei der Lithium-Schwefel-Batterie ist – also entwickeln wir unsere Betriebsabläufe so weiter, dass wir dazu in der Lage sind.“ das zugleich.“
„Wir müssen echte Batterien vorführen und diese Leistung demonstrieren“, fügt er hinzu. „Wir werden uns auf das Material und die Skalierung konzentrieren und auch praktische echte Batterien demonstrieren.“
Sami möchte nicht vorhersagen, wie lange es dauern wird, bis das Team das Stadium der kommerziellen Prototypenproduktion erreicht – er sagt lediglich, dass sie sich darauf konzentrieren, die Li-S-Technologie „so schnell wie möglich“ auf den Markt zu bringen.
Molyon hat sich auch noch nicht vollständig darüber entschieden, wie sein Geschäftsmodell aussehen könnte, aber er sagt, dass sie dem Markt eine „Technologieplattform“ anbieten wollen – was darauf hindeutet, dass sie möglicherweise offen dafür sind, die Innovation später zu lizenzieren.
Ein erster Schwerpunkt für die Demonstration von Anwendungen der prototypischen Li-S-Batterien werden Drohnen und Roboter sein.
Auf die Frage, warum sie sich für diese Anwendungsfälle entschieden haben, betont Sami, dass leichtere Li-S-Zellen in Mobilitätsanwendungsfällen, bei denen das Gewicht die Leistung beeinträchtigt, wirklich glänzen können. Sie hoffen auch, dass die Technologie auch in Zukunft dazu beitragen wird, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.
„Lithium-Schwefel-Batterien [are] „Unglaublich hohe Energie pro Gewicht, und das macht sie für eine Reihe von Anwendungen unglaublich nützlich – alles, was sich bewegt, alles, was fliegt“, stellt er fest und nennt Transport, Mobilität und „mobile Roboter“ daher als besonders interessante Anwendungsbereiche.
„Im Drohnenbereich ist es ein klarer Vorteil, länger fliegen zu können“, fügt er hinzu. „Daher sehen wir, dass dieser Markt zu den ersten Anwendern von Lithium-Schwefel-Batterien gehört, da wir Drohnen enorme Leistungsverbesserungen bescheren können und ihnen ermöglichen, mit unseren Batterien mehr zu erreichen als mit den derzeit auf dem Markt erhältlichen Batterien.“
Angesichts dieser Art von Anwendungsfällen geht Tech davon aus, dass die Verteidigungsindustrie ein zukünftiger Kunde für die Technologie von Molyon sein könnte.
„Es könnte sich möglicherweise um eine interessante Anwendung oder einen potenziellen Kunden handeln“, antwortet Sami etwas zurückhaltend. „Aber wir stehen noch am Anfang unserer Reise – wir konzentrieren uns auf die Kathode, wir konzentrieren uns auf die Batterie und schauen uns dann potenzielle Anwendungen und Kunden in der Zukunft an.“
„Ich denke, dass diese Batterien das Potenzial haben, in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt zu werden, bei denen die Reichweite – also die Distanz – wichtig ist. Und wir schauen uns diese verschiedenen Anwendungen und Anwendungsfälle an und ermitteln, wo diese Lithium-Schwefel-Batterien diesen Unterschied machen können“, fügt er hinzu.
Carina Namih, Partnerin bei Plural, kommentierte die Finanzierung in unterstützenden Stellungnahmen wie folgt: „Dieses hervorragende und fokussierte Team verfügt über das geistige Eigentum, das umfassende technische Wissen, den Antrieb und die kommerzielle Expertise, um diese neuartige Technologie auf den Markt zu bringen und ein neues Batterieunternehmen aufzubauen.“ Das kann die alten Lieferanten herausfordern.“
Max Bautin, General Partner bei IQ Capital, fügte hinzu: „Molyon hat eine bahnbrechende Entdeckung in der Materialwissenschaft gemacht, um die Energiedichte von Batterien deutlich zu verändern und einen riesigen Markt zu erschließen. Wir waren so beeindruckt von der Leidenschaft und Erfahrung des Molyon-Teams sowie dem Reifegrad, mit dem sie das Potenzial ihrer Technologie bereits unter Beweis gestellt haben. Wir freuen uns, Molyon an diesem spannenden Punkt ihres Vorhabens bei der Skalierung zu ihrer ersten Pilotanlage und darüber hinaus zu unterstützen.“