简化锂离子电池的生产
当谈到电池创新时，人们非常关注潜在的新化学物质和材料。生产流程对于降低成本的重要性经常被忽视。
现在，麻省理工学院的衍生公司 24M Technologies 通过新设计简化了锂离子电池的生产，该设计需要更少的材料和更少的步骤来制造每个电池。该公司表示，由于使用粘性电极，该设计被称为“半固态”，可降低生产成本高达 40%。该方法还提高了电池的能量密度、安全性和可回收性。
从行业兴趣来看，24M 正在做一些事情。自 2015 年走出隐秘模式以来，24M 已将其技术授权给大众汽车、富士胶片、Lucas TVS、Axxiva 和 Freyr 等跨国公司。最后三家公司正计划在印度、中国、挪威和美国建设基于 24M 技术的超级工厂（年产能为千兆瓦级的工厂）。
“SemiSolid 平台已被证明可以为住宅储能系统生产数百兆瓦的规模。现在我们想在千兆瓦级上证明这一点。”24M 首席执行官 Naoki Ota 说道，他的团队包括 24M 联合创始人、首席科学家和麻省理工学院教授 Yet-Ming Jiang。
建立大规模生产线只是24M计划的第一阶段。其电池设计的另一个关键之处在于它可以与锂离子化学物质的不同组合一起使用。这意味着 24M 的合作伙伴可以在生产线上采用性能更好的材料，而无需大幅改变制造工艺。
24M 希望实现的下一代电池的快速、大规模生产可能会对整个社会的电池采用产生巨大影响——从电动汽车的成本和性能到可再生能源替代化石燃料的能力。
“这是一种平台技术，”太田说。“我们不仅仅是一家低成本、高可靠性的运营商。这就是我们今天的情况，但我们也可以与下一代化学技术竞争。我们可以使用市场上的任何化学品，而无需客户改变其供应链。其他初创公司正试图明天而不是今天解决这个问题。我们的技术可以解决今天和明天的问题。”
简化的设计
蒋 是麻省理工学院京瓷材料科学与工程系的教授， 他在 2001 年共同创立了另一家电池公司 A123 Systems 后，首次涉足大规模电池生产。当时该公司正准备在 2000 年代末上市，蒋开始考虑是否可以设计一种更容易制造的电池。
“我了解了电池制造的情况，令我震惊的是，尽管我们成功了，但这是一个极其复杂的制造过程，”蒋说。“它源自 20 世纪 80 年代末适用于电池的磁带制造。”
蒋自 1985 年以来一直在麻省理工学院担任教授，在他的实验室里，他从头开始研发一种他称之为“半固态液流电池”的新型设备，该设备将携带颗粒电极的液体泵入或泵出储罐以储存电荷。 。
2010 年，Chiang 与麻省理工学院 POSCO 材料科学与工程教授 W. Craig Carter 合作，两位教授指导了一名学生 Mihai Duduta '11，该学生的本科论文探索了液流电池。一个月之内，Duduta 在Chiang 的实验室开发出了原型，24M 诞生了。（杜杜塔是该公司的第一位员工。）
但就在 24M 与麻省理工学院技术许可办公室 (TLO) 合作将蒋实验室的研究成果商业化时，包括 Duduta 在内的公司人员开始重新思考液流电池概念。Carter 为 24M 提供了多年的咨询服务，他所做的一项内部成本分析最终导致研究人员改变了方向。
这使得该公司留下了大量的粘稠浆料，这些浆料构成了液流电池中的电极。在卡特进行成本分析几周后，时任 24M 高级研究科学家的杜杜塔决定开始使用浆料手工组装电池，将粘稠的电极直接混合到电解质中。这个想法开始流行起来。
电池的主要组成部分是带正电的电极和带负电的电极以及允许离子在它们之间流动的电解质材料。传统的锂离子电池使用固体电极，通过惰性塑料和金属层将电极与电解质隔开，这些层将电极固定到位。
剥离传统电池的惰性材料并采用粘性电极混合物，为 24M 的设计带来了许多优势。
一方面，它消除了传统锂离子生产中干燥和固化电极的能源密集型过程。该公司表示，它还减少了传统电池中 80% 以上的非活性材料的需求，包括铜和铝等昂贵的材料。该设计还不需要粘合剂，并具有超厚电极，提高了电池的能量密度。
“当你创办一家公司时，明智的做法是重新审视你的所有假设，并询问实现你的目标的最佳方法是什么，在我们的例子中，这是简单制造的低成本电池，”蒋说。“我们认为我们的真正价值在于制造一种从一开始就具有电化学活性的锂离子悬浮液，其中含有电解质，并且只需使用电解质作为加工溶剂即可。”
2017 年，24M 参与了麻省理工学院工业联络计划的 STEX25 创业加速器，在该计划中，Chiang 和合作者建立了关键的行业联系，这将有助于其获得早期合作伙伴关系。24M 还与麻省理工学院的研究人员合作开展由能源部资助的项目。
推动电池革命
24M 的大多数合作伙伴都将目光投向了快速增长的电动汽车 (EV) 电池市场，创始人相信他们的技术将加速电动汽车的采用。（根据能源研究所的数据，电池成本占电动汽车价格的 30% 至 40%）。
“多年来，锂离子电池取得了巨大的进步，但即使埃隆·马斯克也说我们需要一些突破性的技术，”太田说，他指的是电动汽车公司特斯拉的首席执行官。“为了让电动汽车更加普及，我们需要在生产成本上取得突破；我们不能仅仅依靠通过规模化来降低成本，因为我们今天已经生产了大量电池。”
24M 还致力于证明其合作伙伴可以快速将其纳入其超级工厂的新电池化学成分。今年 1 月，24M 获得了美国能源部 ARPA-E 计划的拨款，用于开发和规模化使用锂金属阳极和半固态阴极的高能量密度电池，用于电动航空。
该项目是世界各地旨在验证新型锂离子电池化学物质的项目之一，这种化学物质可以实现人们长期以来寻求的电池革命。随着 24M 继续促进大规模全球生产线的创建，该团队相信自己处于有利位置，可以将实验室创新转化为无处不在、改变世界的产品。
“这项技术是一个平台，我们的愿景是像 Google 的 Android [操作系统] 一样，其他人可以在我们的平台上构建东西，”Ota 说。“我们希望通过硬件来做到这一点。这就是我们授权该技术的原因。我们的合作伙伴可以使用相同的生产线来获得新化学物质和方法的好处。这个平台给了大家更多的选择。”