Batterietechnologie ist von entscheidender Bedeutung, da die Welt im Wettlauf gegen den Klimawandel auf Elektrifizierung setzt, um die Dekarbonisierung voranzutreiben. Die wachsende Nachfrage lenkt jedoch die Aufmerksamkeit stärker auf die Grenzen und Nachteile der Lithium-Ionen-Batterietechnologie (Li-Ion) der aktuellen Generation. Hier erscheint die University of Cambridge Molyon hofft auf Einstieg: Britisches Startup entwickelt Lithium-Schwefel-Technologie (Li-S) der nächsten Generation.
Li-S-Batterien versprechen dank der höheren Energiedichte im Vergleich zu Lithium-Ionen-Zellen eine deutlich bessere Leistung, verbunden mit dem Vorteil einer besseren Widerstandsfähigkeit der Lieferkette, da Schwefel reichlich vorhanden ist. Einige wichtige Mineralien für Lithium-Ionen-Batterien sind schwerer zu finden.
„Aktuelle Batterien, wie die in unseren Telefonen, Laptops und Elektrofahrzeugen, sind einfach nicht gut genug“, argumentiert Molyon-CEO und Mitbegründer Dr. Ismail Sami (Bild oben links mit Mitbegründer und CTO Dr. Zhuangnan Li). „Sie sind teuer, enthalten seltene Materialien wie Kobalt und sind auch leistungsmäßig nicht gut genug.“
„Ich muss mein Telefon unzählige Male aufladen, manchmal am Tag. Wenn Menschen über den Kauf eines Elektrofahrzeugs nachdenken, herrscht immer noch „Reichweitenangst“. Und so stoßen Lithium-Ionen-Batterien in puncto Leistung tatsächlich an die „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.“
Das Leistungspotenzial von Li-S-Batterien, die in den 1960er Jahren erfunden wurden, ist seit langem umstritten. Die Kommerzialisierung scheitert jedoch, weil Schwefel im Inneren der Batterie reagiert und letztendlich die Verschlechterung der Zellen beschleunigt, was bedeutet, dass diese Hochenergiebatterien in der Vergangenheit verbrannt sind schnell raus. Und niemand möchte einen tollen Akku, der nur ein paar Ladezyklen durchhält.
Doch nun glaubt Molyon, eine Antwort auf die Stabilisierung von Li-S-Batterien über „Hunderte von Zyklen“ gefunden zu haben, indem er ein neues Material für die Kathode verwendet, das laut Sami „phänomenal gut“ funktioniert. Die Entwicklung verspricht, das transformative Potenzial von Li-S im kommerziellen Maßstab freizusetzen – vorausgesetzt, das Team kann seine Laborfortschritte in reale Technologie umsetzen.
Das Startup wurde im Februar dieses Jahres gegründet – nach rund 15 Jahren Forschung am Department of Materials Science der University of Cambridge. Es handelt sich um diese Arbeit, die von der Chhowalla-Gruppe der Abteilung für Materialwissenschaften (benannt nach …) geleitet wurde Professor Manish Chhowalla), in einer Substanz namens Molybdändisulfidmetall (auch bekannt als MoS).2), das Molyon in den kommenden Jahren kommerzialisieren will.
Als weiterer Vorteil des Materials weist Sami auf MoS hin2 Es kommt „von Natur aus häufig vor“ – es kommt also „weltweit vor, in den USA, in China, in Australien, auf der ganzen Welt“ – was darauf hindeutet, dass Batterien, die diesen Stoff verwenden, nicht so viele Herausforderungen in der Lieferkette haben würden.
MoS2 Da es in der Natur als Halbleiter vorkommt, erklärt er, dass ein wichtiger Teil des Startup-Prozesses darin besteht, es in Metall umzuwandeln, um es leitend zu machen. Sie verwenden dann leitfähiges MoS2 als Zusatz zur Kathode (d. h. 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. Obwohl er argumentiert, dass Molyon im Vergleich zu früheren Versuchen etwas „grundsätzlich“ Neues und Anderes tut (bzw die meisten aktuellen Konkurrenten).
Das Startup patentierte den Einsatz von MoS2 in Li-S-Batterien, wodurch es auch bei Annäherung verteidigungsfähig ist.
„Was wir mit diesem Material wirklich machen, ist, dass der Schwefel seine Arbeit verrichten kann, mit dem Lithium reagiert, diese Energie freisetzt und sich nicht im Elektrolyten auflöst. Daher haben wir herausgefunden, dass dieses Molybdändisulfid ein Additiv ist, das das Hauptproblem der Auflösung von Schwefel in der Batterie löst“, sagte er gegenüber TechCrunch.
„Wir haben gezeigt, dass Kohlenstoff kein sehr guter Zusatzstoff ist“, fügt Sami hinzu. „Es verfügt nicht über die besonderen Eigenschaften, die erforderlich sind, um die Auflösung von Schwefel im Elektrolyten zu verhindern und langlebige Batterien herzustellen. . . (Wir) haben wirklich einen Durchbruch und eine radikale Veränderung auf der Materialebene erzielt, die zuvor noch nicht demonstriert worden war.“
Verdoppeln Sie die Energie
In frühen Prototypen einer Li-S-Zelle, die in der Größe einem Akku in einem Mobiltelefon ähnelt, konnte das Team seiner Meinung nach die doppelte Leistung von Lithium-Ionen-Akkus nachweisen. Als die Mitbegründer die erzielten Ergebnisse sahen, beschlossen sie sofort, ein Unternehmen zu gründen und „loszumachen“, wie Sami sagt.
Molyon kündigt eine Seed-Runde im Wert von 4,6 Millionen US-Dollar an, die gemeinsam von den europäischen Deep-Tech- und Frühphaseninvestoren IQ Capital und Plural geleitet wird, um am Aufbau einer Pilotproduktionsanlage zu arbeiten, die Prototypen von Li-S-Batterien zur Marktdemonstration herstellen und potenzielle Kunden beeindrucken kann.
„Diese anfängliche Finanzierung wird es uns ermöglichen, unsere Pilotanlage in Cambridge zu starten und zu bauen“, sagt Sami. „Wir konzentrieren uns mit diesem Kapital auf die Vergrößerung dieses Materials, die Vergrößerung der Kathode – die eigentlich unsere Quelle, unsere geheime Zutat, unser Durchbruch bei der Lithium-Schwefel-Batterie ist –, um unsere Betriebe so weiterzuentwickeln, dass wir dies tun können.“ dies gleichzeitig.“
„Wir müssen echte Batterien vorführen und diese Leistung demonstrieren“, fügt er hinzu. „Wir werden uns auf Material und Maßstabsvergrößerung konzentrieren und außerdem echte, praktische Batterien demonstrieren.“
Sami wird nicht daran interessiert sein, vorherzusagen, wie lange es dauern wird, bis das Team das Stadium der kommerziellen Prototypenproduktion erreicht – er sagt nur, dass sie sich darauf konzentrieren, ihre Li-S-Technologie „so schnell wie möglich“ auf den Markt zu bringen.
Molyon hat sich auch noch nicht vollständig entschieden, wie ihr Geschäftsmodell aussehen könnte, sagt jedoch, dass sie beabsichtigen, dem Markt eine „Technologieplattform“ anzubieten – was darauf hindeutet, dass sie in Zukunft möglicherweise offen für die Lizenzierung von Innovationen sein könnten.
Ein erster Schwerpunkt für die Demonstration von Anwendungen von Li-S-Batterieprototypen werden Drohnen und Roboter sein.
Auf die Frage, warum sie sich für diese Anwendungsfälle entschieden haben, betont Sami, dass die leichteren Li-S-Zellen in Mobilitätsanwendungsfällen, bei denen das Gewicht die Leistung beeinflusst, wirklich glänzen können. Sie hoffen auch, dass die Technologie in Zukunft dazu beitragen wird, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.
„Lithium-Schwefel-Batterien haben eine 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“ als besonders interessante Anwendungsgebiete.
„Im Drohnenbereich ist es ein klarer Vorteil, länger fliegen zu können“, fügt er hinzu. „Daher sehen wir diesen Markt als einen frühen Anwender von Lithium-Schwefel-Batterien, da wir Drohnen enorme Leistungsverbesserungen bringen und ihnen ermöglichen können, mehr mit unseren Batterien als mit den derzeit auf dem Markt erhältlichen Batterien zu erreichen.“
Angesichts dieser Art von Anwendungsfällen schlägt TechCrunch vor, dass die Verteidigungsindustrie ein zukünftiger Kunde für die Technologie von Molyon sein könnte.
„Es könnte eine interessante Anwendung oder ein potenzieller Kunde sein“, antwortet Sami etwas zurückhaltend. „Aber wir stehen noch am Anfang unserer Reise – wir konzentrieren uns auf die Kathode, die Batterie und dann auf potenzielle Anwendungen und Kunden in der Zukunft.“
„Ich denke, dass diese Batterien das Potenzial haben, in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt zu werden, bei denen die Reichweite – also die Entfernung – wichtig ist. Und wir schauen uns diese vielfältigen 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 tiefe technische Wissen, die Motivation und die kommerzielle Erfahrung, um diese neue Technologie auf den Markt zu bringen und ein neues Batterieunternehmen aufzubauen.“ kann alte 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 sehr 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 auf dem Weg zu ihrer ersten Pilotinstallation und darüber hinaus zu unterstützen.“
