Het Addionics-team. Foto met dank aan Addionics
"De batterijtechnologie is in meer dan 30 jaar niet veranderd" , vertelt Moshiel Biton, CEO van Addionics , de startup voor elektrische autobatterijen , aan ISRAEL21c. En hier zag Biton een enorme kans "omdat er biljoenen dollars zullen blijven worden geïnvesteerd in het maken van betere batterijen."
Addionics wil deze kans benutten door een relatief kleine wijziging door te voeren in het ontwerp van batterijen.
In tegenstelling tot andere bedrijven die zich richten op het verbeteren van de batterijchemie, richt Addionics zich op de fysica van een specifiek onderdeel van de batterij, de elektrische stroomafnemer.
De stroomcollector dient als het substraat van de elektroden van een batterij. Deze kleine metalen platen, die niet verschillen van aluminiumfolie, zijn gelaagd rond het 'actieve materiaal', bijvoorbeeld lithium-ion.
Denk aan een elektrische batterij als een boterham, stelt Biton voor. "Het brood is de elektriciteitscollector en de kaas is het actieve materiaal."
De meeste "broodjes" met accu's van elektrische auto's hebben alleen de "kaas" aan de bovenkant. Addionics legt de "kaas" overal in lagen, samen met lagen poreus en sponsachtig "brood".
"Met behulp van nanotechnologie kunnen we ruimte vinden die niet goed wordt gebruikt en deze efficiënter maken", zegt Biton.
"Op die manier krijgen we meer actief materiaal in dezelfde ruimte, wat het bereik vergroot door het contact tussen het metaal en het actieve materiaal zeer hoog te houden, terwijl de interne weerstand wordt geminimaliseerd, waardoor hogere stromen mogelijk zijn."
Snel opladen, groot bereik
Omdat stroomcollectoren poreuze metalen banen zijn, legt hij uit, "is er meer oppervlaktecontact tussen de chemie en de stroomcollector, wat de laadsnelheden verhoogt. Het geeft ons de mogelijkheid om de wisselwerking tussen snelladen en actieradius te minimaliseren.”
Biton doelt op het feit dat hoe groter de batterij (of dikker de elektrode), hoe groter het bereik, maar hoe langer het duurt om op te laden. Een dunnere elektrode zorgt voor sneller opladen, maar het bereik zal laag zijn.
Snel opladen met een hoog bereik vereist veel dunne laagjes, die 50 procent aan de prijs kunnen toevoegen. Batterijen vertegenwoordigen tot 40% van de kosten van een elektrisch voertuig.
"Er zijn gemiddeld 40 lagen in een batterijcel", voegt Biton toe. "Als elk 50 tot 100 micron dik is en we dat kunnen vergroten en het 70% tot 95% poreus maken, hebben we minder lagen nodig, terwijl we de doelstellingen voor bereik en laadprestaties behalen."
Addionics zegt dat zijn technologie de oplaadtijd kan halveren en de interne verwarming kan verminderen, waardoor de kans op een ander exploderend voertuig wordt verkleind, zoals in juli gebeurde toen een Tesla Model S Plaid in brand vloog in Pennsylvania.
"Consumenten zullen geen elektrische voertuigen gaan gebruiken omdat ze modieus of groen of sexy zijn, maar wanneer de prestaties die ze leveren vergelijkbaar zijn met die van een voertuig met een verbrandingsmotor, waar je je auto net zo snel kunt opladen als het tanken van benzine", zegt Biton.
Eenvoudig te integreren
De dikkere, efficiëntere elektroden van Addionics zijn wat Biton 'chemie-agnostisch' noemt. We kunnen probleemloos integreren in bestaande batterijproductielijnen.”
Dat onderscheidt Addionics van andere opkomende batterijtechnologieën. De Israëlische startup StoreDot zal bijvoorbeeld zijn eigen fabrieken nodig hebben en zal niet onmiddellijk compatibel zijn met bijvoorbeeld Tesla's door Panasonic geproduceerde batterijen.
Andere batterijvernieuwers, zoals Sila Nano en Ampirus, streven ernaar het grafiet in de batterij te vervangen door silicium, wat de energiedichtheid kan verhogen. QuantumScape werkt aan een technologie om de vloeibare elektrolyten in de batterij te vervangen door een vaste stof (een technologie die solid-state wordt genoemd).
“We kunnen met hen samenwerken. Het zijn geen directe concurrenten, maar meer potentiële klanten. We kunnen elk type batterij verbeteren en ons product kan voordelig zijn voor al deze bedrijven”, zegt Biton.
CTO Vladimir Yufit legde het als volgt uit: Addionics "wedt op de race en niet op het paard."
Addionics is van plan zijn dikkere, snellere en goedkopere metaalfolies te verkopen aan bestaande batterijfabrikanten. “Ze zien er hetzelfde uit en de montage zal zo soepel mogelijk verlopen. We willen wrijving minimaliseren”, benadrukt Biton.
Batterijen van de volgende generatie
De 19-koppige Addionics, opgericht in 2017, heeft $ 8,5 miljoen opgehaald (inclusief een subsidie van $ 2,5 miljoen van de Horizon 2020-competitie van de Europese Unie) en heeft zes betalende projecten. Een van de meest prominente is met Saint-Gobain, een groot Frans materialenbedrijf. De BIRD Foundation helpt om de samenwerking te financieren.
"We werken samen met hun onderzoekscentrum in Boston om samen de volgende generatie solid-state batterijen te ontwikkelen", zegt Biton.
Addionics werkt er ook aan om zijn technologie naar consumentenelektronica te brengen - van wearables tot laptops tot medische apparaten en zelfs drones. Het doel is om de energiedichtheid met 15% tot 25% te verhogen, een flinke stijging van 'de 2% naar 3% die ze gewend zijn', merkt Biton op. "De behoefte is zo groot dat elke kleine verbetering een enorme economische waarde zal hebben."
Biton hoopt dat de eerste producten van zijn bedrijf voor de consumentenelektronica in 2023 klaar zullen zijn - ze bevinden zich momenteel in de proof-of-concept-fase. Elektrische auto's doen er langer over.
"Het duurt meestal ongeveer vijf jaar voor tests in de auto-industrie, dus we kijken naar 2026 voor elektrische voertuigen", zegt hij.
Biton werkte het grootste deel van zijn carrière in de halfgeleiderindustrie. Hij heeft een doctoraat in materiaalkunde aan het Imperial College London. Zijn promotor is inmiddels in dienst bij Addionics.
Biton verhuisde terug naar Israël (“Ik wilde het Israëlische ecosysteem ten goede komen”) waar de productie nu plaatsvindt. Een team in Londen doet de modellering, software en ontwerp.
“Het is een heel interessante tijd. Als we meer elektrische voertuigen hebben, hebben we meer batterijen nodig, hebben we meer productie nodig, hebben we meer aanbod nodig. We zullen de capaciteit met 30 keer moeten vergroten als we tegen 2030 willen voldoen aan het aantal batterijen om de [vraag van de fabrikant] te ondersteunen en te voldoen", vertelt Biton aan ISRAEL21c.
"Het is een zeer ambitieus doel om de architectuur van batterijen te veranderen, wat de afgelopen 30 jaar niet is veranderd", zegt Biton. "Er is geen betere tijd in de geschiedenis om in deze branche te zijn."
Voor meer informatie over Addionics, klik hier
