Plastmasas akumulatori: visi ir uzlādēti un gaida, kad sāks darboties

Daudzi cilvēki katru rītu pārbauda savus faksa aparātus, taču mūsdienās Teodors Pīlers un Pīters Sērsons īpaši interesējas par to, kas parādās uz viņu aparātiem. Šis Džona Hopkinsa universitātes zinātnieku pāris uzskata, ka ir ļoti tuvu darījumam, kas varētu pārvērst viņu pētniecības ideju – plastmasas akumulatoru – komerciālā realitātē. Katru dienu viņi sagaida vairāk nekā gadu ilgo sarunu gala iznākumu, cerot uz lēmumu no vairākām lielām akumulatoru kompānijām vai ziņu no privātiem investoriem, kuri izteikuši vēlmi samaksāt desmitiem miljonu dolāru.

Vienošanās ar pareizo akumulatoru uzņēmumu vai atbalstītāju grupu varētu pārveidot viņu izgudrojumu no laboratorijas zinātkāres par uzlecošu zvaigzni milzīgajā akumulatoru tirgū. Prototips ir ievērojams - mazs, viegls un uzlādējams. Vēl intriģējošāk, tas ir pieejams plānās, saliekamās loksnēs, kuras var veidot vizītkartei līdzīgā formā. Pūlers un Sērsons uzskata, ka jaunajam akumulatoram varētu būt vadošā loma jaunās paaudzes elektriskajos transportlīdzekļos, satelītos un vieglajās elektroniskajās ierīcēs, pat aizstājot standarta AA izmēra baterijas.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 1998. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Tas ir sapnis. Tomēr, lai to padarītu par realitāti, ir vajadzīga nauda — daudz naudas. Tas prasa arī biznesa gudrību. Un Pūlers un Sērsons zina, ka panākumi negarantē. Mēs abi esam ļoti apsargāti, Peohler skaidro. Ja tā notiek, tas notiek, ja nenotiek, mēs cenšamies tikai domāt par pētījumu veikšanu, lai uzlabotu tehnoloģiju.

Viņu stāsts ir stāsts par to, kā pamata pētnieki, kas strādā visprogresīvākās jomās, var atrasties uzņēmējdarbības, riska kapitāla un lielā biznesa pasaulē. Un kā, tiklīdz viņi tur nonāk, problēmas var būt tikpat sarežģītas — un daudz mazāk pazīstamas — nekā tās, ar kurām viņi saskaras laboratorijas stendā.

Pūlers, elektrotehnikas un datortehnikas profesors un universitātes pētniecības viceprovosts, un Sērsons, materiālu zinātņu un inženierzinātņu profesors, nekad nav iecerējuši kļūt par uzņēmējiem. Kad viņi pirms sešiem gadiem sāka meklēt plastmasas akumulatoru, viņi vienkārši vēlējās veikt labu zinātni, pārbaudot materiāla un sistēmas robežas. Profesori vadīja Džona Hopkinsa pētnieku grupu, kurā bija Džefrijs Kilians, Jozefs Gofers un Haripada Sarkera; Pēc tam grupai pievienojās maģistrantūras studente Dženifera Džakai. Progress notika lēni, bet līdz 1996. gadam viņiem bija funkcionējošs prototips. Tad pagājušā gada sākumā Džona Hopkinsa universitātes paziņojums presei, kurā tika reklamēta jauna plastmasas akumulatora izstrāde, izraisīja plašsaziņas līdzekļu neprātu.

Populārā zinātne plastmasas akumulatoru nosauca par gada izgudrojumu. Televīzijas komandas ieradās no pat Zviedrijas, Tokijas un Brazīlijas un klejoja laboratorijā. Pētnieki parādījās CNN un USA Today. Grupas absolventi kļuva par vietējo mediju zvaigznēm. Simtiem uzņēmumu un investoru interesējās par jauno tehnoloģiju, mēģinot pārvērst tās elektrisko potenciālu peļņas potenciālā. Volstrītas analītiķi aicināja iegūt informāciju par jebkuriem darījumiem, kas varētu tikt parakstīti par akumulatora komerciālu ražošanu.

Mūsdienās, vairāk nekā gadu vēlāk, laboratorija ir gandrīz atgriezusies normālā stāvoklī. Nesenā TR vizītē atklājās parastais universitātes laboratorijas klusums, pētnieki nodarbojās ar zinātnes biznesu. TV komandas ir prom. Vienmērīgā apmeklētāju plūsma saruka.

No plašsaziņas līdzekļu atspīduma Džona Hopkinsa komanda, tāpat kā citi akadēmiskie pētnieki, kuri ir izstrādājuši karstu jaunu materiālu tehnoloģiju, virzās biznesa un finanšu pasaulē.

Nekļūdieties — likmes ir augstas. Veiksmīga plastmasas akumulatora komercializācija varētu nozīmēt lielus dolārus tā akadēmiskajiem izgudrotājiem un viņu universitātei. ASV akumulatoru tirgus vien ir 5,8 miljardi ASV dolāru gadā, un tas ir gatavs straujai izaugsmei, jo jaunas paaudzes elektriskie transportlīdzekļi un mazākas elektroniskās ierīces rada nepieciešamību pēc efektīvākiem, vieglākiem uzlādējamiem akumulatoriem. Korporatīvās un akadēmiskās laboratorijas visā pasaulē cīnās, lai atrastu risinājumu, un daudzi centieni ir vērsti uz litija bāzes baterijām ( skatīt sānjoslu ).

Plastmasas akumulators varētu izveidot ienesīgu nišu. Lielākā daļa akumulatoru mūsdienās ir izgatavoti no toksiskiem un videi kaitīgiem smagajiem metāliem, piemēram, svina un kadmija. Tomēr plastmasas akumulatori nesatur metālus un ir viegli pārstrādājami. Tiem jābūt noslēgtiem, lai mitrums nesamazinātu to lādiņu, bet iekšā esošie polimēri ir ļoti tālu no litija, kas var eksplodēt, saskaroties ar ūdeni.

Turklāt pilnībā plastmasas akumulators ir izgatavots no plānām, folijai līdzīgām loksnēm, kas ir būtiska priekšrocība produkta dizainam, kuram ir jāizdomā, kur iespiest akumulatoru. Iedomājieties klēpjdatoru korpusus, kas ir izklāti ar plānām akumulatora loksnēm vai automašīnas konstrukcijas daļām, kas ir izklātas ar strāvas avotiem, pat satelītiem, kur plastmasas akumulators ir iespiests jebkurā pieejamā vietā. Sērsons saka, ka to var pārveidot par jebkuru vēlamo konfigurāciju.

Viltība ir atrast polimēru anodu, kas piemērots darbspējīgam akumulatoram. Ja tos izmanto akumulatorā, daži polimēri var darboties kā lieliski katodi, viegli uztverot elektronus, kas nāk no anoda caur ārēju ķēdi. No otras puses, lai vadošs polimērs darbotos kā anods, tam jābūt leģētam, lai polimēra mugurkaulā tiktu iespiests papildu elektrons, piešķirot tam negatīvu lādiņu. Tomēr atšķirībā no leģētiem katodiem leģētie anodi ir nestabili un neaizsargāti pret mitrumu.

Neskatoties uz izaicinājumu, Džona Hopkinsa komanda izvirzījās priekšā. Galu galā viņi atklāja, ka, iesprostot litija jonu polimēra ķēdē, viņi var likt plastmasas veidam, ko sauc par polipirolu, darboties kā anodam. Pēc trīs gadu pūliņiem Pūlers uzskatīja, ka šī sistēma sāka izskatīties pienācīga. Līdz 1995. gada vasarai laboratorija ražoja strādājošu akumulatoru. Bet akumulators ražoja tikai aptuveni vienu voltu uz vienu elementu, kas ir pārāk zems daudzām lietojumprogrammām, un tam joprojām bija nepieciešams litijs kā palīgviela.

Komanda atgriezās pie rasēšanas dēļa. Šoreiz viņi veica ievērojamu izrāvienu nedaudz vairāk nekā sešos mēnešos. Džona Hopkinsa komanda pievērsās polimēru saimei, ko sauc par fluorfeniltiofēniem, lai izveidotu elektrodus; viens ģimenes loceklis, 3,4,5 TFPT, darbojas kā anods, bet otrs, 3,5 DFPT, kā katods. Pēc tam polimēri tika ievietoti ap akumulatora elektrolītu, kas izgatavots no plānas poliacilonitrila gēla. Akumulators var saražot trīs voltus elektrības uz vienu elementu, un to var uzlādēt simtiem reižu.

Tas bija ievērojams izrāviens. Baterijas ir tikpat elastīgas kā plastmasas apvalks, tāpēc tās var sarullēt parastā lukturīša akumulatora cilindriskā formā vai izmantot kā kredītkartes plānas loksnes. Atšķirībā no parastajiem akumulatoriem, kas bieži nedarbojas temperatūrā, kas ir daudz zemāka par sasalšanu, tie spēj darboties pat -40 grādu temperatūrā. Papildu bonuss ir tas, ka akumulatori maina krāsu, kad tie izlādējas, tādējādi ir viegli noteikt, kad ir nepieciešama uzlāde.

Tagad laboratorijai bija funkcionējošs prototips, taču tas bija tikai sākumpunkts smagajā ceļā uz komercializāciju. Pūlers, kurš ir redzējis daudzus tehnoloģiju nodošanas darījumus kā vicepravests, uzņēmās komandas biznesa vadību. Pirmais izaicinājums ir noteikt, vai tehnoloģija ir konkurētspējīga, viņš skaidro. Līdz 1996. gada beigām, kad stāsts izplatījās plašsaziņas līdzekļos, Džona Hopkinsa pētnieki bija pārliecināti, ka viņu baterija ir sasniegusi šo stadiju. Viņi šķiroja pieprasījumu birumu un tikās ar vairāk nekā 40 potenciālajiem pētniecības partneriem vai finansētājiem, dodoties vizītēs vai gandrīz katru nedēļu vairāk nekā gadu apmeklējot uzņēmumus vai pētniecības grupas.

Mēs uz lielāko daļu sanāksmju neskatījāmies kā uz iespēju slēgt darījumus, bet gan kā uz iespēju apmainīties ar informāciju, stāsta Pēlers. Tomēr galvenais mērķis bija noslēgt lielu darījumu, lai akumulators nonāktu tirgū, nevis tikai piesaistītu naudu turpmākai izpētei. Mēs joprojām strādājam pie tā un vienmēr cenšamies sasniegt punktu, kurā tehnoloģija pārdod sevi, viņš saka.

Tomēr nokļūt līdz šim punktam nav viegli. Faktiski tas nozīmē sarunas par sarežģītu riska kapitāla un korporatīvā finansējuma pasauli. Pūleram un Sērsonam ir iespaidīga akadēmiskā reputācija, taču, tāpat kā lielākajai daļai zinātnieku, nevienam no viņiem nav lielas pieredzes biznesa vadīšanā un darījumos, kā arī augsto finanšu jomā.

Tas prasa atšķirīgu prasmju kopumu nekā zinātne, saka Lita Nelsena, MIT Tehnoloģiju licencēšanas biroja direktore. Ir daži cilvēki, kuriem ir abas prasmes, bet ne daudz. Pieaugošais riska kapitāla dolāru piedāvājums un korporatīvie investori, kas meklē jaunas tehnoloģijas, nozīmē pieaugošas biznesa iespējas universitātes zinātniekiem. Tomēr Nelsens saka, ka zinātnieki bieži koncentrējas tikai uz darījuma finansiālajiem aspektiem, kad viņiem patiesībā būtu jāmeklē vairāk nekā nauda. Nauda ir pieejama. Viņiem būtu jāmeklē gudrība, kas iet kopā ar to — gudrība, lai zinātu, kā rīkoties tādās sprieduma situācijās, kā, piemēram, kad izpilddirektors nestrādā vai kad kāds pārkāpj viņu patentu.

Akadēmiskie pētnieki saskaras ar vairākiem sarežģītiem lēmumiem, cenšoties virzīt savas tehnoloģijas no laboratorijas uz biznesa pasauli. Viņi, piemēram, varētu vienkārši licencēt savu patentu un turpināt pētniecību. Alternatīvi, viņi varētu uzsākt sadarbību ar uzņēmumu, kas varētu nodrošināt zinātniekiem trūkstošo mārketinga un ražošanas pieredzi. Visbeidzot, viņi varēja mēģināt atrast finansējumu jaunam uzņēmumam.

Katrai opcijai ir plusi un mīnusi. Neatkarīgi no lēmuma Pūlers un Sērsons apgalvo, ka plāno palikt savā akadēmiskajā darbā un ļaut uzņēmējiem vadīt jebkuru uzņēmumu. Tehnoloģijas licencēšana noteiktam akumulatoru uzņēmumam ir finansiāli droša likme, taču parasti tas nozīmē pilnīgas kontroles atteikšanos. Riska kapitāla finansējuma izmantošana varētu arī nozīmēt, ka pētnieki atteiksies no lielākas kontroles pār akumulatoru atdalīšanu, nekā tas būtu jādara ar citiem privātiem kapitāla avotiem.

Lēmums ir atkarīgs no tā, vai plastmasas akumulators kādreiz redz savu ceļu no laboratorijas un parādīsies kā praktiska ierīce. Jaunu bateriju veidu komercializācija ir bēdīgi dārgs process, kam ir vajadzīgas jaunas ražotnes un ilgtermiņa saistības attiecībā uz noteikta veida tehnoloģiju. Kad korporācija licencē tehnoloģiju, tā lielākoties iegūst kontroli pār tās likteni, tostarp izvēli nogalināt tās attīstību. Izvēlieties nepareizu partneri un akumulatoru — tiklīdz 30 sekunžu televizora skaņas mīlulis var tikt ātri novirzīts uz uzņēmuma labāku akumulatoru kaudzi, kas nekad nav izlādējies.

No otras puses, pareiza biznesa manevrēšana varētu nodrošināt ienesīgu algas dienu Sērsonam un Pūleram, kā arī nedaudziem viņu laboratorijas kolēģiem. Tāpat kā vairums pētnieku, kuri atklāj kaut ko ar komerciālu potenciālu, Sērsons, Pēlers un viņu kolēģi rūpīgi iesniedza patentu, pirms viņi publiskoja kādu no atklājumiem. Universitātei pieder patents, bet peļņa vai licences maksa tiek sadalīta tā, ka viena trešdaļa tiek universitātei, viena trešdaļa pētniekiem un viena trešdaļa laboratorijai turpmākajiem pētījumiem. Ja iesaistīto skaits kļūst ļoti liels, pētnieku personīgā daļa samazinās līdz aptuveni 15 procentiem.

Tomēr šobrīd šķiet, ka Džona Hopkinsa plastmasas akumulators ir piekārts 22. uztvērējam, kas bieži vien apgrūtina laboratorijas, kuras meklē tehnoloģiju tirgū agrīnā izstrādes stadijā; projektam ir nepieciešams lielāks finansējums, lai sasniegtu nākamo attīstības posmu, taču finansiālie atbalstītāji vēlas redzēt daudz attīstītāku tehnoloģiju, pirms viņi atslābinās naudas maku.

Turklāt, lai gan riska kapitāla tirgus turpina uzplaukt un ir gatavs dolāru avots jaunizveidotiem uzņēmumiem informācijas tehnoloģiju un biotehnoloģiju jomā, riska ieguldījumi jaunos materiālos joprojām ir gausa, bieži vien novārtā atstāta nozare. Volstrītai nepatīk stāsti par materiāliem, saka Džo Lovets, medicīnas zinātnes partneru, riska kapitāla uzņēmuma, kas finansē gan biotehnoloģiju, gan materiālu zinātnes jaunuzņēmumus, galvenais partneris Velslijā (Masa).

Džošs Lerners, Hārvardas Biznesa skolas asociētais profesors un riska kapitāla eksperts, saka: Materiālu zinātne 1980. gadu beigās guva īsu popularitātes pieaugumu ar augstas temperatūras supravadītspēju. Bet šķiet, ka cilvēki ir vīlušies šajā jomā. Lerner saka, ka pat ar riska ieguldījumu uzplaukumu joprojām ir ļoti šaurs tehnoloģiju diapazons, kas tiek finansēts; 80 līdz 85 procenti uzņēmumu ir informācijas tehnoloģiju un dzīvības zinātņu jomā.

Papildus šādiem finansēšanas šķēršļiem plastmasas akumulators saskaras ar spēcīgu konkurenci no vairākiem citiem daudzsološiem bateriju veidiem, tostarp cinka-gaisa baterijām un litija baterijām. Katrai no šīm tehnoloģijām ir simtiem miljonu dolāru investīcijas un kritisks sākums. Daži jau ir ražoti plašā mērogā. Tāpat kā plastmasas akumulators, tie ir efektīvi, viegli un kompakti. Litija polimēru akumulatorus, piemēram, var veidot gandrīz jebkurā formā, pat sagriezt gabalos, nezaudējot uzlādi.

Kādas ir iespējamība, ka kādu dienu mēs brauksim automašīnās, kuru daļas ir pārklātas ar plastmasas akumulatoriem, un runāsim pa mobilajiem tālruņiem, kas tiek darbināti ar šīm ierīcēm? Vēl ir pāragri spriest. Ja Poehler varētu izvēlēties, viena no pasaules lielākajām akumulatoru kompānijām teiktu: mēs to paņemsim, pagatavosim un sniegsim jums daudz, un jūs joprojām varēsit darīt pats savu darbu, lai uzlabotu tehnoloģiju. atbalstītājs nāktu un iedotu viņiem daudz naudas uzņēmuma dibināšanai.

Bet Džona Hopkinsa zinātnieki zina, ka tas nav tik vienkārši. Tāpēc katru rītu Pūlers un Sērsons turpina meklēt parakstīto vienošanos, kas varētu mūs tuvināt plastmasas akumulatora realitātei. Neskatoties uz visiem pētniecības sasniegumiem, plašsaziņas līdzekļu ažiotāžu un daudzsološām sanāksmēm, tas joprojām ir sapnis, mēģinot veikt lielu lēcienu komerciālajā pasaulē.

paslēpties