Schnelles Aufladen über 10.000 Zyklen: Neue Festkörperbatterie-Technologie deutet auf einen Sprung in Leistung und Zuverlässigkeit hin
Startup erhält Technologielizenz zur Skalierung innovativer Lithium-Metall-Batterietechnologie für den kommerziellen Einsatz
Das Harvard Office of Technology Development hat Adden Energy, Inc. eine exklusive Technologielizenz erteilt. Adden Energy ist ein Startup, das innovative Festkörperbatteriesysteme für den Einsatz in zukünftigen Elektrofahrzeugen entwickelt, die innerhalb von Minuten vollständig aufgeladen werden können. Adden Energy hat eine Seed-Runde mit einer Finanzierung in Höhe von 5,15 Millionen Dollar unter der Leitung der Primavera Capital Group und mit Beteiligung von Rhapsody Venture Partners und MassVentures abgeschlossen.
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Die Lizenz und die Risikofinanzierung werden es dem Start-up ermöglichen, den Harvard-Laborprototyp auf den kommerziellen Einsatz einer Lithium-Metall-Festkörperbatterie zu skalieren, die ein zuverlässiges und schnelles Aufladen zukünftiger Elektrofahrzeuge ermöglichen und damit deren Einführung auf dem Massenmarkt fördern könnte.
Der von Forschern im Labor von Xin Li, PhD, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), entwickelte Knopfzellen-Prototyp im Labormaßstab hat Batterieladezeiten von bis zu drei Minuten mit über 10.000 Zyklen in einem Leben erreicht, wobei die Ergebnisse in Nature und anderen Fachzeitschriften veröffentlicht wurden. Die Ergebnisse wurden in Nature und anderen Publikationen veröffentlicht. Darüber hinaus zeichnet sich die Batterie durch eine hohe Energiedichte und eine Materialstabilität aus, die die Sicherheitsprobleme einiger anderer Lithiumbatterien überwindet.
Adden Energy wurde 2021 von Li zusammen mit William Fitzhugh, PhD '20, und Luhan Ye, PhD '22, gegründet, die beide als Doktoranden in Lis Harvard-Labor an der Entwicklung der Technologie beteiligt waren. Fred Hu, PhD '93, Gründer und Vorsitzender von Primavera Capital, ist auch einer der Gründer von Adden Energy.
Das Start-up will die Batterie auf eine handtellergroße Beutelzelle skalieren und dann in den nächsten drei bis fünf Jahren zu einer vollwertigen Fahrzeugbatterie aufsteigen. "Wenn man Fahrzeuge elektrifizieren will, ist eine Festkörperbatterie der richtige Weg", sagte Li, der wissenschaftlicher Berater von Adden Energy ist. "Wir haben uns auf den Weg gemacht, diese Technologie zu vermarkten, weil wir sie im Vergleich zu anderen Festkörperbatterien als einzigartig ansehen. Wir haben im Labor 5.000 bis 10.000 Ladezyklen während der Lebensdauer einer Batterie erreicht, verglichen mit 2.000 bis 3.000 Ladezyklen selbst bei den derzeit besten ihrer Klasse, und wir sehen keine grundsätzliche Grenze für die Skalierung unserer Batterietechnologie. Das könnte ein entscheidender Faktor sein.
Fitzhugh, CEO von Adden Energy, wies darauf hin, dass im Jahr 2019 29 % der Kohlendioxidemissionen in den USA auf den Verkehr entfallen. "Die vollständige Elektrifizierung der Fahrzeugflotte ist einer der wichtigsten Schritte, die wir im Kampf gegen den Klimawandel unternehmen können", sagte er. "Für eine breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen sind jedoch Batterien erforderlich, die den unterschiedlichen Bedürfnissen der Verbraucher gerecht werden. So haben beispielsweise 37 % der Amerikaner keine Garage zu Hause, so dass eine Aufladung über Nacht nicht möglich ist. Um dieses Segment zu elektrifizieren, müssen Elektroautos zu vergleichbaren Zeiten aufgeladen werden wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, im Wesentlichen in der Zeit, die man derzeit an der Zapfsäule verbringt."
Die in Harvard entwickelte Technologie, die Kerninnovationen bei der Konstruktion von Festkörperbatterien und Elektrolytproduktionsverfahren umfasst, kann weitere entscheidende Vorteile bieten.
"Normalerweise entwickeln Lithium-Metall-Anoden in anderen Festkörperbatterien Dendriten, d.h. verzweigte Wucherungen, die allmählich durch den Elektrolyten zur Kathode vordringen können. Wir verhindern das Wachstum von Dendriten durch neuartige Struktur- und Materialdesigns, bevor sie Schaden anrichten können", so Ye, der jetzt CTO von Adden Energy ist. "Infolgedessen kann das Gerät seine hohe Leistung über eine lange Lebensdauer beibehalten. Unsere kürzlich durchgeführte Studie zeigt, dass diese angenehme Eigenschaft auch beim Scale-up beibehalten werden kann."
"Der Klimawandel ist die größte Herausforderung für die Welt. Es ist wichtiger denn je, den Übergang zu sauberer Energie und emissionsfreiem Verkehr zu beschleunigen", sagte Hu, der auch Mitglied des Global Board der Nature Conservancy ist. "Adden Energy hat es sich zur Aufgabe gemacht, modernste Batterietechnologien zu entwickeln, um so die Masseneinführung von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen und zu einer umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Weltwirtschaft beizutragen.
"Elektrofahrzeuge können keine Luxusmode bleiben, buchstäblich das 'eine Prozent' der Fahrzeuge auf der Straße, wenn wir Fortschritte auf dem Weg zu einer sauberen Energiezukunft machen wollen, und die USA werden keinen Gebrauchtwagenmarkt haben, wenn EV-Batterien nur 3 bis 5 Jahre halten", fügte Li hinzu. "Die Technologie muss für jeden zugänglich sein. Die Verlängerung der Lebensdauer der Batterien, wie wir es hier tun, ist ein wichtiger Bestandteil davon."
Die Fortschritte in der Festkörperbatterie-Forschung in Lis Harvard-Labor, die an Adden Energy lizenziert wurden, wurden zum Teil durch Mittel des Climate Change Solutions Fund der Universität ermöglicht, der Forschungs- und Politikinitiativen unterstützt, die sich mit dem Klimawandel, dem Übergang zu sauberer Energie und den damit verbundenen gesundheitlichen Auswirkungen befassen, sowie durch den Physical Sciences and Engineering Accelerator des Harvard OTD, der die kommerziell vielversprechendsten Innovationen von Forschern in Richtung neuer Start-ups und Industrieengagements fördert. Das Labor von Li hat außerdem Mittel zur Unterstützung der Forschung an Festkörperbatterien vom Massachusetts Clean Energy Center (MassCEC) Catalyst Program, der Harvard Data Science Initiative, dem Harvard FAS Dean's Competitive Fund for Promising Scholarship und dem U.S. Department of Energy erhalten.
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