Denne oppstarten utviklet et lovende nytt batterimateriale – og en ny overlevelsesstrategi

Kenan Sahin tjente 1,5 milliarder dollar på sitt første selskap. Nå bruker han ressursene og erfaringene sine til å fremme litiumion-katoder, drive elektriske kjøretøy og hjelpe andre batteristartups til å lykkes. Av

• James Temple arkivside

14. november 2017

Buck Squibb

Mens Kenan Sahin går gjennom laboratoriene hos Tiax, et energiteknologiutviklingsfirma som ligger langs Bostons tekniske ringvei, peker han på en rad med små muffeovner i et lite beige rom. Selskapets forskere bruker ovnene til å varme blandinger av metaller, og produserer små variasjoner av en nikkelrik katodeoppskrift som Sahin mener vil forbedre energitettheten, sykluslevetiden og prisen på litiumionbatterier.

Hvis han har rett, vil det representere et sjeldent, genuint fremskritt innen batterimaterialer, et som kan hjelpe til med å tippe elektriske kjøretøy inn i forbrukernes mainstream. Det er resultatet av 15 års forskning og titalls millioner dollar i personlig investering, som gjenspeiler Sahins tålmodige og bevisste tilnærming til innovasjonsprosessen.

Denne historien var en del av januar 2018-utgaven vår

• Se resten av saken
• Abonnere

Sahin, 75, er mest kjent for å ha solgt sitt faktureringsprogramvareselskap, Kenan Systems, for 1,5 milliarder dollar til Lucent i 1999, uten å ha tatt en dollar i eksterne investeringer. Siden den gang har han brukt mye av sin tid og formue i det stille på å presse batteriteknologi fremover, og lanserte Tiax i 2002 for å produsere og fremme lovende fremskritt før han overførte dem til en markedsplass som har brutalisert oppstart av grønn-teknologi (se Why Bad Things Happen to Clean-Energy Startups ).

(Full avsløring: Etter salget til Lucent bidro Sahin 100 millioner dollar til MIT, og han er livstidsmedlem emeritus i institusjonens styre. MIT eier MIT Technology Review .)

Selskapet har utviklet katodematerialer fra starten, og denne våren kunngjorde det at en spinout, CAMX Power, dukket opp fra stealth-modus. Sahin har selv blitt en katode-evangelist, og hevdet at forbedring av batterielektrodene som driver elektriske kjøretøy er den raskeste måten å transformere transportsektoren på, og lover å kutte kostnader og øke rekkevidden. Katodematerialer er nøkkelen til elektrifisering av kjøretøy, sier Sahin, med en lett tyrkisk aksent som har holdt seg siden han først ankom USA på et utvekslingsprogram i en alder av 16.

Myntceller og andre komponenter i CAMXs batterisett.

Men minst like bemerkelsesverdig som enhver teknologisk fremskritt er selskapets markedsoverlevelsesstrategi. I stedet for å lage selve katodepulveret, stilte CAMX opp avtaler med to av verdens største kjemiske produsenter, Storbritannia-baserte Johnson Matthey og Tysklands BASF, for å produsere og selge materialet til batteriprodusenter. Det er en taktikk designet for å unngå den typen kapitalutgifter som har dømt mange batteri-wannabes, samtidig som det lar oppstarten fokusere på å skyve katodeteknologiene ytterligere.

Men å gjøre noe inntog i batteriindustrien er en stor utfordring, selv når en startup har oppnådd et teknologisk fremskritt. Å få nye materialer eller komponenter til markedet krever endringer i praksis og betydelige forhåndsinvesteringer fra leverandører, produsenter og sluttkunder. Den virkelige testen for CAMX vil være om batteriprodusenter, bilprodusenter og elektronikkselskaper til slutt ser nok løfter til å sette de nye materialene til å fungere.

Innovasjonsetterslep

Etter å ha oppnådd sin doktorgrad i 1969 ved MITs Sloan School of Management, tilbrakte Sahin år i akademia. Men i 1982 bestemte han seg for å kommersialisere noe av forskningen sin innen ekspertsystemer og databehandling, og lanserte Kenan Systems med en personlig investering på 1000 dollar.

Relatert historie

Relatert historie Nye teknologier for lagring av kraft fra vind- og solparker vil være nøkkelen til en fremtid med ren energi. Men Aquion Energys nylige konkurs viser markedsutfordringen med å få det til.

Selskapet bygde til slutt transaksjonssystemer for store selskaper innen telekommunikasjon og bank, og fanget oppmerksomheten til Lucent Technologies, telekomutstyrsgiganten. Han tilbrakte de neste årene som visepresident for programvareteknologi ved Lucents berømte forskningsavdeling Bell Labs. Rundt denne perioden kom han til å tro at det var et grunnleggende sammenbrudd mellom akademisk forskning og privat industri, noe som skapte det han har beskrevet som et innovasjonsetterslep ettersom selskaper demonterte FoU-laboratorier og venturekapitalister ble mer risikovillige.

Tre år etter salget etablerte han Tiax for å gi ytterligere støtte til lovende tidlige ideer, og startet selskapet med anskaffe teknologiavdelingen til det en gang så fremtredende konsulentfirmaet Arthur D. Little for 16,5 millioner dollar. Det plager meg at så mange fantastiske oppfinnelser stagnerer, fortalte han New York Times etter kjøpet.

Og det har bare blitt verre siden den gang, sier han nå.

Spesielt har Sahin kommet til å tro at en dyp innovasjonskrise i USA kveler oppstart av ren energi i sin spede begynnelse. Den korte, billige veien til avbrudd som fungerer for nettbaserte virksomheter svikter rutinemessig innen energi, der nye selskaper står overfor år med utvikling, høye produksjonskostnader og dypt forankrede aktører (se Kan energistartups spares? ).

Et nærbilde av en elektrodevikler ved Tiaxs anlegg i Lexington, Massachusetts, hvor nye katodematerialer blir utviklet og testet.

Han argumenterer for at startups i sektoren bør fokusere på hva startups gjør best – nyskapende – mens de finner måter å samarbeide med disse etablerte selskapene på for å transformere fremskritt til produkter. Den strategien kan tilby bedre odds for langsiktig overlevelse for et gitt firma, sier han, og gjenopplive miljøet av innovasjon som er nødvendig for å drive teknologier og markeder fremover.

Hos CAMX håper Sahin å sette denne teorien ut i livet. Appellen ved å bruke en større andel nikkel i litiumionbatterikatoder er metallets høye energitetthet. Det betyr at den kan lagre og frigjøre mye av litiumionene som til slutt driver gadgets og biler, og leverer energi over lange perioder mellom ladingene. Bruk av mer nikkel gjør det også mulig å bruke betydelig mindre kobolt, noe som er sjeldent og dyrt.

Men det meste av arbeid med høy-nikkel katoder til dags dato, inkludert forskning på den samme grunnleggende blandingen av litium, nikkel og oksid som CAMX bruker, har konsekvent støtt på stabilitetsproblemer som forkorter batteriets levetid. Det er en åpenbar ulempe i kjøretøy, siden ingen ønsker å kjøpe en $35 000 bil som bare varer, for eksempel, tre år.

Du må være mye bedre enn den sittende. Hvis du er 10 prosent bedre, vil ingen snakke med deg.

CAMX har imidlertid utviklet og patentert en molekylært konstruert sammensetning som stabiliserer materialene ved å plassere små mengder kobolt i avgjørende områder. Dette fremskrittet utgjør en ny klasse litiumion-katoder som kan muliggjøre billigere elektriske kjøretøy med lengre rekkevidde, ifølge Sahin.

I en investorpresentasjon forrige måned sa Johnson Matthey at CAMX-materialet ga så mye som 25 prosent forbedring i energitetthet i forhold til nikkel-mangan-kobolt katodematerialene som brukes i mange elektriske kjøretøy i dag, og omtrent 5 prosent gevinst i forhold til en avansert kjemi som går inn i kommende modeller . Selskapet kunngjorde at det vil investere rundt 260 millioner dollar for å begynne å bygge det første anlegget for å produsere materialene neste år. BASF har ennå ikke gitt ytterligere detaljer om planene sine.

Tenk som Facebook

Til tross for det åpenbare behovet for bedre energilagring og spenningen rundt nye tilnærminger, har markedsplassen vært brutal for startups i denne sektoren så langt.

De høye produksjonskostnadene, styrken til de etablerte aktørene, tekniske utfordringer og langsom adopsjon av nye teknologier har tvunget en rekke engangselskere til å svinge, angre eller begjære seg konkurs, inkludert A123 Systems, Alevo, Ambri, Aquion Energy, EnerVault, Lightsail Energy og andre. I prosessen har venturekapitalinteressen i sektoren avkjølt ettersom investorer vendte tilbake fokuset til sikrere, mer forutsigbare, kortsiktige spill på programvare, sosiale medier og nettbaserte virksomheter (se Why We Still Don't Have Better Batteries ).

En forsker på jobb i Tiax sine laboratorier.

Da Sahin observerte snublet fra batteriselskaper og andre grønnteknologiske firmaer, kom Sahin til å tro at produsenter av energimaterialer måtte ta en side fra disse raskt voksende Internett-bedriftene. Google, Facebook, Airbnb – disse er alle piggyback-selskaper som sitter på Internett, sier han. De bygde ikke Internett.

Men i materialdomenet er standardtenkningen: 'Hvis vi finner det opp, skal vi klare det,' legger han til. Jeg sa: 'Nei, nei, nei. Vi vil finne en produksjonspartner, men vi må gjøre den mulig.

Det ga en utfordring: en ukjent oppstart måtte overbevise batterigigantene eller deres materialleverandører om at de hadde bygget en bedre teknologi. Hans første bønn til selskaper inkludert Panasonic, verdens ledende leverandør av bilbatterier, ble avvist. Batteriprodusentene var uvillige til å bruke tid og penger på å evaluere andre selskapers materialer. Da Sahin endelig overtalte en til å prøve, ved å utnytte en karrieres verdi av forbindelser, visste ikke selskapets ingeniører hvordan de skulle – eller brydde seg ikke om – teste dem ordentlig.

En elektrodevikler i Tiax sine laboratorier.

Til syvende og sist måtte CAMX ta to store, dyre skritt for å komme videre: det bygde en pilotfabrikk på 10 millioner dollar i Rowley, Massachusetts, for å bevise at materialet kunne produseres i stor skala, og det utviklet et batterisett som enhver potensiell partner kunne bruke å lage små celler som vil demonstrere ytelsen til CAMXs materiale.

Under et intervju på Sahins kontor i andre etasje, fylt med plaketter og plater som anerkjenner hans prestasjoner innen akademia, næringsliv og filantropi, plasserer han en pappeske på et rundt bord midt i rommet.

Han har på seg blå jeans og skinnmokkasiner sammen med en finskåret sportsjakke og en skjorte med detaljerte blå sømmer nedover stolpen. Mens han snakker, kikker han over en fasjonabel brille, med en kant som bare går langs bunnen.

Sahin åpner esken og begynner å trekke batterikomponenter fra de svarte skumrommene deres: flasker med elektrolytt og bindemidler, selskapets eget katodepulver og monteringsanvisninger på diverse språk.

Han forklarer at det kun var ved å lage et slikt sett at selskapet var i stand til å demonstrere fordelene med katodematerialet. Dette tillot potensielle partnere å teste og sammenligne materialene uten noen økonomisk investering, og bare litt av sin egen tid. Til syvende og sist var forbedringene betydelige nok til å overbevise Johnson Matthey og BASF om å inngå produksjonsavtaler, samtidig som CAMX kunne beholde sin intellektuelle eiendom og forfølge ytterligere avtaler med andre. (Sahin har argumenterte sterkt at startups må motstå press for å gi bort IP-en sin som en del av tidlige inntekts- eller finansieringsavtaler.)

Det krevde 75 millioner dollar i privat kapital og 15 år og alt jeg lærte i akademia, på Bell Labs, you name it – og vi klarte det, sier Sahin. Og det er dusinvis, hundrevis av små selskaper der ute som også ønsker å komme dit.

Det er den drivende motivasjonen for det Sahin beskriver som det neste trinnet i sin visjon for selskapet: en ny divisjon som tilbyr konsulent- og evalueringstjenester til startups som jobber med batterikomponenter, inkludert celleseparatorer, silisiumanoder eller til og med konkurrerende katodematerialer. Divisjonen vil også utarbeide tilpassede batterisett som disse firmaene kan bruke for å hjelpe potensielle partnere med å validere teknologiene sine.

«Slik at det som tok oss 10 år kan ta dem 10 måneder, sier han.

Men det gjenstår selvfølgelig å se om CAMX selv vil lykkes. Faktisk vil det sannsynligvis ta år før selskapets oppfinnelse lander i et forbrukerprodukt. Både batteriprodusenter og bilprodusenter må vurdere materialene grundig og uavhengig, ettersom ingen av dem har råd til å presse ut et produkt som kanskje ikke fungerer bra eller sikkert i den virkelige verden over tid.

Sjansen for suksess for oppstart av batterimateriale eller komponent er svært lave, selv når firmaet er godt finansiert. Selskapet må demonstrere et fremskritt som er betydelig, skalerbart og stort sett fritt for avveininger for å overtale aktører videre langs forsyningskjeden til å gjøre massive forhåndsinvesteringer i tid og ressurser.

Du må være mye bedre enn den sittende, sier Gerbrand Ceder, professor i materialvitenskap ved University of California, Berkeley, som fører tilsyn med en forskningsgruppe ved Lawrence Berkeley National Laboratory som utforsker lovende batterimaterialer. Hvis du er 10 prosent bedre, vil ingen snakke med deg.

Han legger til at selv om CAMXs forretningsstrategi unngår risikoen forbundet med produksjon, innebærer den andre ulemper. Spesielt representerer lisensavgifter bare en brøkdel av fortjenesten bedrifter kan tjene ved å selge materialer eller ferdige batterier. I mellomtiden kan ethvert firma som ikke bygger verdi utover åndsverk, finne seg selv i en risikabel posisjon i et felt som er beryktet for krenkelser, parallelle oppdagelser og rettssaker om IP.

En forstyrrelse på 2 billioner dollar

På sin side er Sahin trygg på egenskapene til CAMXs materialer og tror det vil være nok av virksomhet å gå rundt. På kontoret hans trekker han frem noen ark hvitt skriverpapir og begynner å notere ned figurer, kolonner og piler mens han går.

Innen 2035, ettersom bileierskapet øker i nasjoner som Kina og India, kan produsenter kjøre ut 140 millioner biler årlig, sier han. Et sted mellom 50 millioner og 70 millioner av dem er sannsynligvis elektriske, ettersom batteriprisene fortsetter å falle og nasjoner inkludert Kina, England og Tyskland forbereder seg på å begrense forbrenningsmotorer.

Hvis disse kjøretøyene ble solgt for 30 000 dollar i gjennomsnitt, ville det utgjøre en industri på 2 billioner dollar årlig på den høye enden. Og et enormt kutt av det vil gå til batteriprodusenter og leverandører.

Det meste av den elektriske bilsektoren er kontrollert av en håndfull store selskaper, inkludert batterigiganter som Panasonic, LG Chem og Samsung; kjemiske konglomerater som Umicore og Nichia; og kjøretøyprodusenter som Tesla, BYD og Renault-Nissan-alliansen.

Å rampe opp til 70 millioner biler årlig i løpet av de neste 18 årene vil kreve at de produserer eller anskaffer noe sånt som 560 milliarder battericeller hvert år – og så mye som syv millioner tonn katodematerialer alene. Det representerer en enorm mulighet for enhver startup som gjør virkelige fremskritt innen katoder, anoder eller cellekomponenter, i det minste hvis de kan lære å samarbeide med disse selskapene på smarte måter, sier Sahin.

En forstyrrende industri på 2 billioner dollar kommer til å skje, sier han. «Det skjer. Og det er rett under nesen vår.

gjemme seg