BLOGG

I Race for Batteries har en forskare sett allt

Mycket av tekniken bakom batterierna som driver elfordon och smartphones kom frÄn USA. De flesta batterier tillverkas av asiatiska företag med material som produceras i Kina.

försöker sÀtta USA i front igen pÄ batterier. Hon har varit bland de ledande amerikanska batteriforskarna i mer Àn 20 Är och tror att spjutspetsvetenskap kommer att fÄ det att hÀnda.

“Alla vet vad insatserna Ă€r,” sa Babinec. NĂ€r batterierna blir mer sofistikerade, “spelar vi till USA:s styrka. Vi Ă€r dĂ„liga vetenskapsmĂ€n.”

Ms. Babinec har spelat nyckelroller i den amerikanska batteriindustrins uppgÄng, nedgÄng och ÄteruppgÄng. Babinec Àr för nÀrvarande ledare för batteriforskning och utveckling vid Argonne National Laboratory utanför Chicago och har mer Àn 50 patent. Hon har gjort snÄlar med den federala regeringen, den mest kÀnda misslyckade batteristarten och kemikaliejÀtten

Dow Chemical.

ÖvergĂ„ngen frĂ„n fossila brĂ€nslen har utlöst en global kapprustning för att förbĂ€ttra batteritekniken. BĂ€ttre batterier skulle utöka rĂ€ckvidden och snabba upp laddningen av elbilar. De skulle tillĂ„ta sol- och vindkraft att driva elnĂ€tet Ă€ven efter att vinden stannat och solen gĂ„tt ner.

Forskare vid Argonne National Laboratory i Lemont, Illinois, utvecklar prototypelektroder och celler i ett torrt rum.

USA har hamnat lÄngt efter vad gÀller batterier. Kina stÄr för 79 % av produktionen av litiumjonceller, jÀmfört med 7 % i USA och 7 % i Europa, enligt Wood Mackenzie. Kina producerar cirka 80 % av de kemikalier som anvÀnds i litiumjonbatterier, enligt Benchmark Mineral Intelligence, som spÄrar batteriets leveranskedja.

Biden-administrationen och privata investerare försöker vÀnda pÄ det. De finansierar startups för batterier, utvecklar litiumgruvor i USA och siktar pÄ att sÀnka kostnaden för batterier för elnÀtet med 90 % inom decenniet.

Ms. Babinecs första nÀra möte med elektricitet intrÀffade nÀr hon stack en sax i ett ljusuttag nÀr hon var barn. Hon slogs kort medvetslös och vaknade pÄ andra sidan rummet. Hon mörklade sitt hus men var oskadd.

Hon började pÄ Dow Chemical 1979 efter att ha tagit en examen i kemi vid University of Wisconsin och blev kemijÀttens första kvinnliga företagsstipendiat, den högsta vetenskapsmannen pÄ företaget, 1998. Hon arbetade ocksÄ för Dows riskkapitalgrupp, dÀr hon fick erfarenhet av att utveckla nya företag.

Dow-ledningen bad henne sĂ€tta ihop en strategi inom energi. Hon landade snabbt pĂ„ batterier, som hon tyckte passade bra för en stor kemikalie- och materialproducent. “Jag sĂ„g att det skulle bli ett stort materialspel, och Dow var ett materialföretag,” sa hon.

Experiment med batteridesign hos Argonne görs i mycket liten skala i kontrollerade miljöer.

EfterfrÄgan ökade frÄn bÀrbara datorer och mobiltelefoner. Strax efter ansökte forskare vid Argonne om patent pÄ vad som skulle bli en av de dominerande typerna av litiumjonbatterier. Pengar började flöda till batteristarter.

Babinec ville att Dow skulle förvÀrva ett alternativt energiföretag som heter T/J Technologies som specialiserat sig pÄ nanomaterial. Dow gick vidare med affÀren och en het batteristart vid namn A123 Systems slog till.

Frustrerad över den lĂ„ngsamma förĂ€ndringstakten hos Dow började hon pĂ„ A123 2007. NĂ€r hon arbetade pĂ„ företagets forskningsanlĂ€ggning i Ann Arbor, Mich., frossade Babinec av en nystartad företagskultur. Hennes andra dag pĂ„ jobbet gick ett rör sönder och hon hjĂ€lpte till att fixa det. “Om jag var pĂ„ Dow skulle jag behöva ringa facket och det skulle ha tagit veckor att fixa”, sa hon.

“Vi spelar för USA:s styrka. Vi Ă€r dĂ„liga vetenskapsmĂ€n.””

— Susan Babinec, Argonne National Laboratory

A123 drabbades av en rad motgÄngar. Elfordon lyckades inte ta fart i USA trots ökningen av

Tesla Inc.,

och batteritekniken utvecklades lĂ„ngsammare Ă€n vĂ€ntat. En defekt hittades i ett av företagets batterier, vilket ledde till en Ă„terkallelse och miljontals dollar i förluster. Ms. Babinecs grupp kom pĂ„ vad problemet var. “Jag kommer aldrig att glömma den dagen,” sa hon.

Företaget gick i konkurs 2012 och Babinec var en kort stund utan jobb. Det markerade början pÄ en Är lÄng torka i finansieringen av renenergiprojekt i USA. Den uppmÀrksammade kollapsen av solenergistartupen Solyndra 2011 och smutsbilliga naturgaspriser som underskred det brÄdskande att gÄ bort frÄn fossila brÀnslen drÀnerade investerarnas entusiasm för ren energi. Den kinesiska regeringen tryckte under tiden in batterier och de material som gÄr in i dem, som kobolt och litium.

UngefÀr en mÄnad efter att A123 misslyckades, gick Ms. Babinec med i Energy Departments Advanced Research Projects Agency-Energy, eller ARPA-E. ARPA-E bygger pÄ försvarsdepartementets forskningsarm och finansierar innovationsprojekt i tidiga skeden. Med tight privat finansiering hjÀlpte Babinec till att styra 120 miljoner dollar till en rad batteriföretag under en sexÄrsperiod.

Litiumpriserna stiger i takt med att efterfrÄgan pÄ nyckelingrediensen i elbilsbatterier vÀxer, mitt i en bredare strÀvan att gÄ bort frÄn olja och gas. Men utvinning av metallen Àr tidskrÀvande och potentiellt skadlig för miljön, och planer pÄ att producera mer har föranlett protester. Foto: STR/Getty Images, Oliver Bunic/AFP/Getty Images

Bland batteriföretagen Babinec hjÀlpte till att finansiera var: Natron Energy, som utvecklar ett laddningsbart batteri som anvÀnder rikligt med natrium istÀllet för litium, vilket Àr svÄrare att fÄ tag i; Sila Nanotechnologies Inc., en Silicon Valley-startup som samlade in 590 miljoner dollar i ny finansiering i januari 2021; och Ion Storage Systems, en utvecklare av sÄ kallade solid state-batterier som kan hÄlla lÀngre Àn dagens standardteknik.

Babinecs affĂ€rsbakgrund visade sig vara vĂ€rdefull för forskare med liten erfarenhet utanför labbet. Eric Wachsman, kemiprofessor vid University of Maryland och grundare av Ion Storage Systems, sa att nĂ€r han utförde ett experiment pĂ„ sina batterimaterial fick hon honom att göra det tvĂ„ gĂ„nger till med ökande precision innan hon var nöjd. “Hon Ă€r en taskmaster”, sa han.

Ion Storage planerar att producera mer Àn en miljon batterier i mobiltelefonstorlek Ärligen frÄn sin anlÀggning i Maryland med början 2023. Företaget har ett kontrakt för att utveckla batterier för den amerikanska armén och planerar att producera ett batteri för elfordon om flera Är.

Utsidan av Argonnes massiva Advanced Photon Source, som rymmer röntgenstrÄlar som skannar alla punkter i ett batteri.

Babinec lÀmnade ARPA-E 2018 och gick med i Argonne, och tog ledningen för dess stationÀra energilagringsprogram, inklusive fokus pÄ batterier med lÄng livslÀngd. Argonne Àr en Àttling till Chicago-labbet dÀr Enrico Fermi arbetade med kÀrnreaktioner för Manhattan-projektet.

LÄngvariga batterier, ofta massiva i skala, fÄngar upp den intermittenta kraften som genereras av vÀderkvarnar och solenergi. De kan distribuera energi över lÀngre tidsperioder, till exempel flera dagar, allteftersom kunderna behöver det. Litiumjonbatterier kan dÀremot bara laddas ur i fyra eller fem timmar. Mycket av tekniken Àr fortfarande dyr och oprövad i stor skala, men ett elnÀt som drivs av förnybar energi Àr omöjligt utan det.

DELA DINA TANKAR

Tror du att USA kan gÄ om Kina som vÀrldsledande inom batterier? Varför eller varför inte? GÄ med i konversationen nedan.

Ett hemligt vapen för forskare vid Argonne Àr Advanced Photon Source, en massiv högenergiröntgenapparat som ger forskare möjligheten att titta inuti batterier nÀr de fungerar. Enheten kan hjÀlpa till att upptÀcka nya kemiska kombinationer för att maximera batteriets prestanda. En pÄgÄende uppgradering som kommer att slutföras under de nÀrmaste Ären kommer att göra den 500 gÄnger ljusare, sa Argonne-forskare.

Förra sommaren, inne i ett hermetiskt tillslutet rum djupt inne i Argonnes vidstrÀckta laboratoriekomplex, pekade Babinec pÄ en maskin som lÄngsamt belade en kopparplatta med en tunn slurry av grafit, ett viktigt litiumjonbatterimaterial.

NĂ€r hon tĂ€nker tillbaka pĂ„ misslyckandet med A123, sa Babinec att processen mĂ„ste vara perfekt. Annars sa hon, “Du kan förstöra ett företag.”

Skriva till Scott Patterson kl [email protected]

Copyright ©2022 Dow Jones & Company, Inc. Med ensamrÀtt. 87990cbe856818d5eddac44c7b1cdeb8

Related Articles

Back to top button

Ad blocker detected

You must remove the AD BLOCKER to continue using our website THANK YOU