Nanotehnologia, pariul Europei pentru relansarea industriei bateriilor

Europa a făcut pași importanți în industria bateriilor în ultimii ani, dar a înregistrat și câteva eșecuri răsunătoare.

Companiile Northvolt din Suedia și Morrow din Norvegia au intrat în faliment, iar în Europa există temeri că acest continent ar fi ratat o nouă schimbare tehnologică.

Pe măsură ce transporturile și industria renunță tot mai mult la combustibilii fosili în favoarea electricității, bateriile au toate șansele să devină un sector în creștere.

Totuși, timpul îndelungat necesar pentru lansarea unor produse noi pe piață, combinat cu o concurență dură, în special din partea Chinei, presupune asumarea unor riscuri considerabile.

Răspunsul s-ar putea afla la o scară aproape imposibil de imaginat. Tot mai mulți investitori și cercetători cred că soluția poate fi găsită la nivel nanometric.

Un nanometru reprezintă a miliarda parte dintr-un metru, însă tocmai la această scară se desfășoară unele dintre cele mai importante cercetări tehnologice.

„Dacă reușești să faci acest lucru să funcționeze, rezultatul poate influența atât de multe industrii, însă este o afacere riscantă”, afirmă Christian Rood, directorul executiv al companiei olandeze de tehnologie LeydenJar.

Compania, al cărei nume face referire la un precursor al celulelor electrice din secolul al XVIII-lea, folosește o tehnică numită depunere cu plasmă. Prin această metodă, LeydenJar produce un anod mai ușor și mai eficient, o componentă esențială a tuturor bateriilor.

Siliciul este un material foarte eficient și ieftin pentru fabricarea anozilor. Siliciul pur se dilată și se contractă însă în timpul funcționării și reîncărcării bateriei, ceea ce duce la apariția fisurilor.

Prin depunerea cu plasmă, LeydenJar poate fabrica, strat cu strat, o folie ultrafină din siliciu pur. Aceasta rezistă la fisurare și permite creșterea semnificativă a duratei de viață a bateriei, a vitezei de încărcare și a densității energetice, cu până la 50%, potrivit companiei.

„În condițiile în care un anod din siliciu pur s-ar dezintegra, acesta rămâne stabil, așa că a fost o invenție cu adevărat remarcabilă”, spune Rood.

„Noi abordăm blocajul principal al bateriei.”

Producția la scară comercială va începe la sfârșitul anului 2026. Pentru a ajunge în acest punct au fost însă necesari 10 ani de muncă, ceea ce ilustrează perfect timpul și investițiile cerute de inovațiile din domeniul numit Deep Tech, bazate pe cercetări științifice și tehnologii avansate.

Nu este o coincidență faptul că fabrica LeydenJar se află în orașul olandez Eindhoven, unde își are sediul ASML și unde activează și alți jucători importanți din industria semiconductorilor.

„Mulți oameni vorbesc teoretic despre ecosisteme. Eu vă pot spune că acesta este una dintre sursele avantajului nostru competitiv”, afirmă Rood.

„Tocmai legătura dintre semiconductori și baterii ne face diferiți. După ce ai demonstrat principiul în laborator, industrializarea presupune să lucrezi cu tehnologia semiconductorilor și cu furnizorii din acest sector.

Asta înseamnă mult risc, dar și numeroase oportunități în ceea ce privește obținerea brevetelor și protejarea întregii proprietăți intelectuale. Iar acest lucru este mult mai dificil de realizat în Statele Unite sau în China.”

În Olanda și în Europa, în sens mai larg, există mai multe start-up-uri Deep Tech de dimensiuni mici care încearcă să dezvolte nanotehnologii pentru industria bateriilor.

Una dintre aceste companii este Powall, un start-up din orașul olandez Delft care dezvoltă echipamente la scară comercială pentru nanocaptarea pulberilor ce reprezintă materiile prime ale bateriilor actuale.

Și în acest caz, dimensiunile sunt extrem de mici, iar tehnica a fost dezvoltată inițial în industria semiconductorilor.

Granulele individuale de pulbere sunt măsurate în micrometri, în timp ce straturile protectoare au grosimi de ordinul nanometrilor. Acestea sunt aplicate printr-o tehnică numită depunere de straturi atomice.

Roderik Colen, directorul executiv al Powall, explică faptul că sistemul oferă numeroase posibilități de ajustare și îmbunătățire a performanței bateriilor existente.

„Bateria funcționează mai puțin bine decât înainte după ce este folosită de mii de ori. Această degradare sau îmbătrânire poate fi încetinită atunci când se utilizează un nanostrat protector”, explică Colen.

„Poți avea un material nou și interesant, cu o capacitate mai mare sau cu încărcare rapidă, precum și alte dezvoltări inovatoare. De obicei, aceste materiale au un element care funcționează foarte bine, dar întâmpină probleme în ceea ce privește durabilitatea.”

Iar în aceste condiții, ele nu vor putea deveni niciodată produse comerciale.

„Aici intervenim noi, pentru a le oferi un strat protector care să permită, practic, utilizarea acestor materiale noi.”

Pulberile și stratul protector sunt transportate de un gaz și aduse împreună într-o reacție chimică.

Potrivit lui Colen, este un proces precis, dar flexibil, care poate fi adaptat aproape fără limite.

„Poți controla cu mare precizie cât de gros vrei să fie stratul. Iar acest lucru face diferența în ceea ce privește performanța.”

Nici LeydenJar, nici Powall nu încearcă să construiască o baterie completă. Ambele companii au însă relații comerciale cu clienți din Asia.

Christian Rood, de la LeydenJar, afirmă că firme precum cea pe care o conduce pot consolida poziția Europei într-o competiție devenită globală.

„O comparație simplă este cea cu industria semiconductorilor, unde există o adevărată cursă pentru cea mai bună tehnologie de cipuri.

ASML, gigantul olandez din domeniul tehnologiei, nu produce cipuri. Compania se concentrează pe o etapă critică a fabricării lor și, în acest fel, are un loc la masa discuțiilor atunci când este vorba despre întreaga competiție din sectorul semiconductorilor.

Și aceasta este ambiția noastră: să ocupăm o poziție în care anodul nostru pentru baterii să fie atât de unic, încât să avem un rol important în lanțul de aprovizionare.”

Dar cum se potrivesc aceste ambiții cu obiectivele Europei în industria bateriilor?

Alexander Brown este analist principal la Institutul Mercator pentru Studii despre China, un grup independent de reflecție cu sediul la Berlin.

„Cred că este foarte bine ca o parte a lanțului de aprovizionare să fie bazată în Europa. Iar dacă acea parte reprezintă o componentă tehnologică foarte avansată, care oferă oportunitatea unor marje mari, atunci este un lucru fantastic”, afirmă Brown.

El avertizează însă că, deși „poate exista colaborare și concurență în același timp”, China va continua în special să lucreze pentru a-și reduce dependența de alte regiuni.

„China depune eforturi considerabile pentru a dezvolta alternative locale la diferite tehnologii, inclusiv la cele de nișă.

Nu este un secret că China și-ar dori să înlocuiască ASML. Lucrează foarte intens pentru a face acest lucru, iar posibilitatea ca într-un final să-și atingă obiectivul nu poate fi exclusă.

Europa are, în mod tradițional, puncte forte în dezvoltarea unor produse foarte sofisticate și de înaltă calitate, care își pot găsi piețe în întreaga lume.

În același timp, consider că este important ca aceasta să nu fie singura strategie a factorilor de decizie de pe continent.”

Provocările activității într-un domeniu atât de specializat nu sunt doar de natură tehnologică.

LeydenJar a ajuns deja la scară comercială, însă Rood spune că obținerea finanțării în Europa nu este întotdeauna ușoară.

„În Europa există suficiente surse de finanțare, dar atitudinea față de risc este destul de diferită față de Asia și Statele Unite”, afirmă Rood.

„Asta înseamnă că, pentru o companie ca a noastră, este necesar să lucrăm simultan cu mai multe surse de finanțare”, explică el.

Rood enumeră granturile guvernamentale, finanțarea prin împrumuturi, sprijinul Băncii Europene de Investiții și investitorii dispuși să cumpere o parte din companie.

„Ei stabilesc multe condiții dificile și fiecare dorește să-și efectueze propria verificare. Este o muncă grea”, spune Rood.

Colen afirmă că Europa, iar Olanda în mod special, reprezintă o „forță a inovației”, iar tehnologia bateriilor oferă continentului șansa de a avea un impact major, dacă există disponibilitatea de a-și asuma riscurile.

„Este o industrie relativ tânără, în care fabrici sunt construite peste tot. Toți caută tehnologia potrivită. Aici poți juca un rol important, deoarece volumele sunt uriașe.”

Poate că locul Europei în această industrie nu se află în construirea unor gigafabrici uriașe de baterii, ci tocmai la celălalt capăt al scării.

Așa cum spune Colen, „schimbările mici produc diferențe mari”.