Cette startup a développé un nouveau matériau de batterie prometteur et une nouvelle stratégie de survie

Kenan Sahin a gagné 1,5 milliard de dollars avec sa première entreprise. Il utilise maintenant ses ressources et son expérience pour faire progresser les cathodes lithium-ion, propulser des véhicules électriques et aider d'autres startups de batteries à réussir. Par

• Temple de James page d'archives

14 novembre 2017

Buck Squibb

Alors que Kenan Sahin se promène dans les laboratoires de Tiax, une entreprise de développement de technologies énergétiques située le long du périphérique technologique de Boston, il désigne une rangée de petits fours à moufle dans une petite pièce beige. Les chercheurs de la société utilisent les fours pour chauffer des mélanges de métaux, produisant de légères variations d'une recette de cathode riche en nickel qui, selon Sahin, améliorera la densité d'énergie, la durée de vie et le prix des batteries lithium-ion.

S'il a raison, cela représenterait une véritable avancée rare dans les matériaux de batterie, qui pourrait aider à faire basculer les véhicules électriques dans le courant dominant des consommateurs. C'est le résultat de 15 ans de recherche et de dizaines de millions de dollars d'investissement personnel, reflétant l'approche patiente et délibérée de Sahin en matière de processus d'innovation.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de janvier 2018

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Sahin, 75 ans, est surtout connu pour avoir vendu sa société de logiciels de facturation, Kenan Systems, pour 1,5 milliard de dollars à Lucent en 1999, sans avoir pris un dollar d'investissement extérieur. Depuis lors, il a passé une grande partie de son temps et de sa fortune à travailler tranquillement pour faire avancer les technologies des batteries, lançant Tiax en 2002 pour produire et favoriser des avancées prometteuses avant de les confier à un marché qui brutalise les startups de technologies vertes (voir Pourquoi de mauvaises choses arrivent à Startups d'énergie propre).

(Divulgation complète : après la vente à Lucent, Sahin a contribué 100 millions de dollars au MIT, et il est membre émérite à vie du conseil d'administration de l'institution. Le MIT possède Examen de la technologie MIT .)

La société développe des matériaux cathodiques depuis le début et ce printemps, elle a annoncé qu'une entreprise dérivée, CAMX Power, sortait du mode furtif. Sahin lui-même est devenu un évangéliste de la cathode, affirmant que l'amélioration des électrodes de batterie qui alimentent les véhicules électriques est le moyen le plus rapide de transformer le secteur des transports, promettant de réduire les coûts et d'augmenter l'autonomie. Les matériaux cathodiques sont la clé de l'électrification des véhicules, dit Sahin, dans un léger accent turc qui persiste depuis son arrivée aux États-Unis dans le cadre d'un programme d'échange à l'âge de 16 ans.

Piles bouton et autres composants du kit de batterie de CAMX.

Mais au moins aussi remarquable que toute avancée technologique est la stratégie de survie du marché de l'entreprise. Au lieu de fabriquer la poudre de cathode elle-même, CAMX a conclu des accords avec deux des plus grands fabricants de produits chimiques au monde, Johnson Matthey, basé au Royaume-Uni, et BASF, en Allemagne, pour produire et vendre le matériau aux fabricants de batteries. C'est une tactique conçue pour éviter le type de dépenses en capital qui ont condamné de nombreux aspirants à la batterie, tout en permettant à la startup de se concentrer sur la poursuite des technologies cathodiques.

Mais faire une percée dans l'industrie des batteries est un énorme défi, même lorsqu'une startup a réalisé une avancée technologique. La mise sur le marché de nouveaux matériaux ou composants nécessite des changements de pratiques et des investissements initiaux importants de la part des fournisseurs, des fabricants et des clients finaux. Le véritable test pour CAMX sera de savoir si les fabricants de batteries, les constructeurs automobiles et les entreprises d'électronique voient finalement suffisamment de promesses pour mettre les nouveaux matériaux au travail.

Arriéré d'innovation

Après avoir obtenu son doctorat en 1969 à la Sloan School of Management du MIT, Sahin a passé des années dans le milieu universitaire. Mais en 1982, il décide de commercialiser une partie de ses recherches sur les systèmes experts et le traitement des données, en lançant Kenan Systems avec un investissement personnel de 1 000 $.

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La société a finalement construit des systèmes de transaction pour de grandes entreprises de télécommunications et bancaires, attirant l'attention de Lucent Technologies, le géant des équipements de télécommunications. Il a passé les années suivantes en tant que vice-président de la technologie logicielle au sein de la célèbre division de recherche des Bell Labs de Lucent. Autour de cette période, il en est venu à croire qu'il y avait une rupture fondamentale entre la recherche universitaire et l'industrie privée, créant ce qu'il a décrit comme un arriéré d'innovation alors que les entreprises démantelaient les laboratoires de R&D et que les investisseurs en capital-risque devenaient de plus en plus réticents au risque.

Trois ans après la vente, il a créé Tiax pour fournir un soutien supplémentaire aux premières idées prometteuses, en lançant l'entreprise en acquérir la division technologique du cabinet de conseil Arthur D. Little pour 16,5 millions de dollars. Cela me dérange que tant d'inventions merveilleuses stagnent, a-t-il dit au New York Times après l'achat.

Et ça n'a fait qu'empirer depuis, dit-il maintenant.

En particulier, Sahin en est venu à croire qu'une profonde crise de l'innovation aux États-Unis étouffe les startups de l'énergie propre à leurs débuts. Le chemin court et bon marché vers la perturbation qui fonctionne pour les entreprises en ligne échoue régulièrement dans l'énergie, où les nouvelles entreprises font face à des années de développement, à des coûts de fabrication élevés et à des acteurs profondément enracinés (voir Can Energy Startups Be Saved? ).

Gros plan d'un enrouleur d'électrodes dans les installations de Tiax à Lexington, Massachusetts, où de nouveaux matériaux cathodiques sont développés et testés.

Il soutient que les startups du secteur devraient se concentrer sur ce qu'elles font le mieux - innover - tout en trouvant des moyens de s'associer à ces entreprises établies pour transformer les avancées en produits. Cette stratégie pourrait offrir de meilleures chances de survie à long terme pour une entreprise donnée, dit-il, et raviver l'environnement d'innovation nécessaire pour faire avancer les technologies et les marchés.

Au CAMX, Sahin espère mettre cette théorie en pratique. L'intérêt d'utiliser une plus grande proportion de nickel dans les cathodes des batteries lithium-ion est la densité énergétique élevée du métal. Cela signifie qu'il peut stocker et libérer une grande partie des ions lithium qui alimentent finalement les gadgets et les voitures, fournissant de l'énergie sur de longues périodes entre les charges. Utiliser plus de nickel permet également d'utiliser nettement moins de cobalt, ce qui est rare et cher.

Mais la plupart des travaux sur les cathodes à haute teneur en nickel à ce jour, y compris la recherche sur le même mélange de base de lithium, de nickel et d'oxyde que CAMX utilise, ont constamment rencontré des problèmes de stabilité qui raccourcissent la durée de vie d'une batterie. C'est un inconvénient évident dans les véhicules, car personne ne veut acheter une voiture à 35 000 $ qui ne dure, disons, que trois ans.

Vous devez être bien meilleur que le titulaire. Si vous êtes 10 % mieux, personne ne vous parlera.

CAMX, cependant, a développé et breveté une composition d'ingénierie moléculaire qui stabilise les matériaux en plaçant de petites quantités de cobalt dans des zones cruciales. Cette avancée équivaut à une nouvelle classe de cathodes lithium-ion qui pourraient permettre des véhicules électriques moins chers avec une plus longue autonomie, selon Sahin.

Dans un présentation investisseurs le mois dernier, Johnson Matthey a déclaré que le matériau CAMX offrait jusqu'à 25 % d'amélioration de la densité énergétique par rapport aux matériaux cathodiques nickel-manganèse-cobalt utilisés dans de nombreux véhicules électriques aujourd'hui, et un gain d'environ 5 % par rapport à une chimie avancée entrant dans les modèles à venir. . La société a annoncé qu'elle investirait environ 260 millions de dollars pour commencer la construction de la première usine de production des matériaux l'année prochaine. BASF n'a pas encore fourni de détails supplémentaires sur ses plans.

Pensez comme Facebook

Malgré le besoin évident d'un meilleur stockage de l'énergie et l'enthousiasme suscité par les nouvelles approches, le marché a jusqu'à présent été brutal pour les startups de ce secteur.

Le coût élevé de la fabrication, la force des acteurs en place, les défis techniques et la lenteur de l'adoption des nouvelles technologies ont forcé une série d'anciens chouchous à pivoter, à se retirer ou à déposer le bilan, notamment A123 Systems, Alevo, Ambri, Aquion Energy, EnerVault, Lightsail Energy et autres. Dans le processus, l'intérêt du capital-risque pour le secteur s'est refroidi, les investisseurs se concentrant à nouveau sur des paris plus sûrs, plus prévisibles et à court terme sur les logiciels, les médias sociaux et les entreprises en ligne (voir Pourquoi nous n'avons toujours pas de meilleures batteries).

Un chercheur au travail dans les laboratoires de Tiax.

En observant les trébuchements des entreprises de batteries et d'autres entreprises de technologie verte, Sahin en est venu à croire que les fabricants de matériaux énergétiques devaient s'inspirer de ces entreprises Internet à croissance rapide. Google, Facebook, Airbnb, ce sont toutes des entreprises qui se greffent sur Internet, dit-il. Ils n'ont pas construit Internet.

Mais dans le domaine des matériaux, la pensée standard est la suivante : 'Si nous l'inventons, nous allons le fabriquer', ajoute-t-il. J'ai dit: 'Non, non, non. Nous trouverons un partenaire de fabrication, mais nous devons le rendre faisable.

Cela représentait un défi : une startup inconnue devait convaincre des géants de la batterie ou leurs fournisseurs de matériaux qu'elle avait construit une meilleure technologie. Ses premières sollicitations auprès d'entreprises telles que Panasonic, le premier fournisseur mondial de batteries automobiles, ont été repoussées. Les fabricants de batteries n'étaient pas disposés à consacrer du temps et de l'argent à évaluer les matériaux d'une autre société. Lorsque Sahin a finalement persuadé quelqu'un d'essayer, en tirant parti des relations d'une carrière, les ingénieurs de l'entreprise ne savaient pas comment les tester correctement ou ne se souciaient pas de les tester correctement.

Un enrouleur d'électrodes dans les laboratoires de Tiax.

En fin de compte, CAMX a dû franchir deux étapes importantes et coûteuses pour aller de l'avant : il a construit une usine pilote de 10 millions de dollars à Rowley, dans le Massachusetts, pour prouver que le matériau pouvait être produit à grande échelle, et il a développé un kit de batterie que tout partenaire potentiel pourrait utiliser. pour créer de petites cellules qui démontreraient les performances du matériau de CAMX.

Lors d'un entretien dans le bureau du deuxième étage de Sahin, rempli de plaques et d'assiettes reconnaissant ses réalisations dans le milieu universitaire, les affaires et la philanthropie, il place une boîte en carton sur une table ronde au milieu de la pièce.

Il porte un jean bleu et des mocassins en cuir associés à une veste de sport à coupe fine et une chemise habillée avec des coutures bleues détaillées sur la patte de boutonnage. Pendant qu'il parle, il regarde par-dessus une paire de lunettes à la mode, avec un rebord qui ne longe que le bas.

Sahin ouvre la boîte et commence à sortir les composants de la batterie de leurs compartiments en mousse noire : des bouteilles d'électrolyte et de liants, la propre poudre de cathode de l'entreprise et des instructions de montage dans différentes langues.

Il explique que ce n'est qu'en créant un tel kit que l'entreprise a pu démontrer les avantages de son matériau cathodique. Cela a permis aux partenaires potentiels de tester et de comparer les matériaux sans aucun investissement financier, et seulement un peu de leur temps. En fin de compte, les améliorations ont été suffisamment importantes pour convaincre Johnson Matthey et BASF de conclure des accords de fabrication, tout en permettant à CAMX de conserver sa propriété intellectuelle et de conclure des accords supplémentaires avec d'autres. (Sahin a argumenté fortement que les startups doivent résister à la pression de donner leur propriété intellectuelle dans le cadre de premiers accords de revenus ou de financement.)

Il a fallu 75 millions de dollars de capitaux privés et 15 ans et tout ce que j'ai appris dans le milieu universitaire, aux Bell Labs, etc. - et nous avons réussi, dit Sahin. Et il y a des dizaines, des centaines de petites entreprises qui veulent y arriver aussi.

C'est la motivation motrice de ce que Sahin décrit comme la prochaine étape de sa vision de l'entreprise : une nouvelle division qui offre des services de conseil et d'évaluation aux startups travaillant sur des composants de batterie, y compris des séparateurs de cellules, des anodes en silicium ou même des matériaux cathodiques concurrents. La division préparera également des kits de batteries personnalisés que ces entreprises pourront utiliser pour aider des partenaires potentiels à valider leurs technologies.

« Pour que ce qui nous a pris 10 ans puisse leur prendre 10 mois, dit-il.

Mais bien sûr, il reste à voir si CAMX lui-même réussira. En fait, il faudra probablement des années avant que l'invention de l'entreprise n'atterrisse dans un produit de consommation. Les fabricants de batteries et les constructeurs automobiles devront évaluer les matériaux de manière approfondie et indépendante, car aucun des deux ne peut se permettre de sortir un produit qui pourrait ne pas fonctionner correctement ou en toute sécurité dans le monde réel au fil du temps.

Les chances de succès pour tout démarrage de matériel ou de composant de batterie sont très faibles, même lorsque l'entreprise est bien financée. L'entreprise doit démontrer une avancée substantielle, évolutive et largement exempte de compromis afin de persuader les acteurs plus loin dans la chaîne d'approvisionnement de faire des investissements initiaux massifs en temps et en ressources.

Vous devez être bien meilleur que le titulaire, déclare Gerbrand Ceder, professeur de science des matériaux à l'Université de Californie à Berkeley, qui supervise un groupe de recherche co-localisé au Lawrence Berkeley National Laboratory qui explore des matériaux de batterie prometteurs. Si vous êtes 10 % mieux, personne ne vous parlera.

Il ajoute que si la stratégie commerciale de CAMX évite les risques liés à la fabrication, elle comporte d'autres inconvénients. Notamment, les frais de licence ne représentent qu'une fraction des bénéfices que les entreprises peuvent réaliser en vendant des matériaux ou des batteries finies. Pendant ce temps, toute entreprise qui ne crée pas de valeur au-delà de la propriété intellectuelle pourrait se retrouver dans une position risquée dans un domaine connu pour la contrefaçon, les découvertes parallèles et les poursuites en matière de propriété intellectuelle.

Une perturbation de 2 000 milliards de dollars

Pour sa part, Sahin est confiant dans les capacités des matériaux de CAMX et pense qu'il y aura beaucoup d'affaires à faire. Dans son bureau, il sort quelques feuilles de papier d'imprimante blanc et commence à noter des chiffres, des colonnes et des flèches, en racontant au fur et à mesure.

D'ici 2035, alors que la possession d'automobiles augmente dans des pays comme la Chine et l'Inde, les constructeurs pourraient produire 140 millions de véhicules par an, dit-il. Entre 50 et 70 millions d'entre eux seront probablement électriques, car les prix des batteries continuent de baisser et des pays comme la Chine, l'Angleterre et l'Allemagne se préparent à restreindre les moteurs à combustion.

Si ces véhicules se vendaient en moyenne 30 000 $, cela représenterait une industrie de 2 billions de dollars par an dans le haut de gamme. Et une part énorme de cette somme ira aux fabricants et fournisseurs de batteries.

La majeure partie du secteur de l'automobile électrique est contrôlée par une poignée de grandes entreprises, y compris des géants de la batterie comme Panasonic, LG Chem et Samsung ; les conglomérats chimiques comme Umicore et Nichia ; et des constructeurs automobiles comme Tesla, BYD et l'alliance Renault-Nissan.

Pour atteindre 70 millions de voitures par an au cours des 18 prochaines années, il leur faudra produire ou acheter quelque chose comme 560 milliards de cellules de batterie chaque année, et jusqu'à sept millions de tonnes métriques de matériaux cathodiques seuls. Cela représente une énorme opportunité pour toute startup faisant de réels progrès dans les cathodes, les anodes ou les composants de cellule, du moins si elle peut apprendre à s'associer avec ces entreprises de manière intelligente, dit Sahin.

Une industrie perturbatrice de 2 billions de dollars va se produire », dit-il. 'C'est en train d'arriver. Et c'est juste sous notre nez.

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