AM Batteries trova sostegno sulla tecnologia del rivestimento a secco

La startup di Boston chiude con successo un primo round di finanziamento da $25 milioni che ha attirato l’interesse di gruppi dell’auto e dei materiali, per rendere la produzione di batterie più economica ed efficiente

La startup AM Batteries ha annunciato nei giorni scorsi la chiusura del suo round di finanziamento Serie A guidato da Anzu Partners, una società di investimento che si concentra su tecnologie industriali innovative.

L’azienda è pioniere nella tecnologia degli elettrodi rivestiti a secco per le celle agli ioni di litio e ha raccolto $25 milioni da sottoscrittori che includono TDK Ventures, Foothill Ventures, Toyota Ventures, Zeon Ventures, SAIC Capital, VinFast, Doral Energy-Tech Ventures e Creative Ventures.

Il finanziamento consentirà alla società fondata dai professori Yan Wang ed Heng Pan di espandere il suo organico di esperti e scienziati ed accelerare gli sforzi di commercializzazione facendo progredire la linea-pilota di produzione di prototipi in una linea di produzione per i clienti, estendendo inoltre la sua piattaforma di produzione di elettrodi dry-coated a nuove chimiche e tecnologie, come le celle con elettroliti allo stato solido.

Uno dei problemi fondamentali dell’attuale protocollo di produzione delle batterie agli ioni di litio è la loro impronta di emissioni, il consumo di energia, fattori che si manifestano specie nel processo di evaporazione e recupero del solvente necessario per la fabbricazione degli elettrodi.

Una delle fasi più delicate e costose è infatti quella che richiede l’asciugatura del solvente NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone) comunemente utilizzato in questo settore produttivo per rivestire la miscela (slurry) di materiali attivi degli elettrodi.

Sono richieste attrezzature disposte su una lunghezza di poco meno di 100 metri e molte ore per asciugare questo solvente tossico. Per ogni pacco batterie si spendono oggi in media $46 solo per riciclare questo materiale seguendo tutte le procedure di sicurezza opportune.

Poiché i veicoli elettrici continuano a superare le previsioni di penetrazione del mercato globale, i costi di produzione e l’impronta ambientale dei veicoli elettrici devono essere affrontati per un’adozione di massa che non prenda scorciatoie sulla sostenibilità, sollecitate dall’impulso a tagliare i costi senza preoccuparsi delle conseguenze.

La tecnologia di produzione di elettrodi a secco di AM Batteries consente il rivestimento degli elettrodi delle batterie agli ioni di litio senza la necessità di solventi nocivi o evaporazione ad alta intensità energetica. Il tema degli elettrodi prodotti in una linea a secco ha interessato moltissimi addetti ai lavori.

Elon Musk ci si era soffermato a lungo in un passato Battery Day, indicandolo come opzione molto attraente per ridurre i costi e anche i volumi fisici delle future Gigafactory, aumentando la capacità in capannoni molto più piccoli.

Per questo Musk aveva a suo tempo anche acquisito la società specializzata Maxwell, sebbene in seguito il passaggio di tali processi dai laboratori, dove hanno avuto successo, alle Gigafactory Tesla non sia ancora diventato una realtà.

Anil Achyuta, esperto che ha seguito l’investimento per conto di TDK Ventures, ha scritto in un lungo post uscito su BatteryBits che la sua società ha esaminato molte tecnologie alternative, ciascuna con pro e contro, utilizzabili per linee di produzione che adottino i rivestimenti a secco: si tratta di electro-spraying, estrusione, vapor deposition, melt spinning e melt spraying.

Per produrre elettrodi per le celle, AM Batteries utilizza una tecnica di deposizione elettrostatica a spruzzo (electro-spraying) mediante la quale i materiali attivi del catodo e dell’anodo vengono caricati elettrostaticamente e depositati sulle lamine che fanno da collettori di corrente, a loro volte preparate con carica opposta.

Una immagine che risale al lavoro iniziale in laboratorio dei fondatori di AM Batteries: (A) sistema di produzione di elettrodi creati mediante verniciatura a secco; (B) rappresentazione 3D di un elettrodo verniciato a secco prima dell’attivazione termica; (C) rappresentazione 3D di un elettrodo verniciato a secco dopo laminazione a caldo e attivazione termica; (D) configurazione a rulli caldi; (E) elettrodi verniciati a secco su lamina di alluminio. (credito immagine: Ludwig, B., Zheng, Z., Shou, W. et al. “Solvent-Free Manufacturing of Electrodes for Lithium-ion Batteries”. Sci Rep 6, 23150 (2016).)

Come suggerisce l’immagine tratta da “Scientific Reports” di Nature, la miscela ottenuta legata elettricamente è poi sottoposta a pressatura meccanica ed elaborata col passaggio a caldo in rulli. Il risultato finale è uno strato consistente e dallo spessore controllabile, in un processo che secondo l’esperto di TDK Ventures consente di risparmiare il 57% dell’energia rispetto al tradizionale rivestimento “umido”.

Se implementata su larga scala la tecnologia AM Batteries, secondo l’azienda, elettrodi prodotti in questo modo offrono anche un percorso verso altri vantaggi, come la ricarica più rapida, una maggiore densità di energia e batterie ancora più sicure.

Credito immagine di apertura: “Simulation of Micro/Nanopowder Mixing Characteristics for Dry Spray Additive Manufacturing of Li-Ion Battery Electrodes”; J. Micro Nano-Manuf. Dec 2017, 5(4): 040902