Europa podjęła w ostatnich latach kilka odważnych prób w przemyśle baterii i zaliczyła kilka spektakularnych wpadek. Zarówno szwedzki Northvolt, jak i norweski Morrow złożyły wnioski o bankructwo, a w Europie pojawiają się obawy, że kontynent przegapił kolejną zmianę technologiczną. Wraz z przechodzeniem transportu i przemysłu z paliw kopalnych na energię elektryczną, baterie prawdopodobnie staną się biznesem wzrostowym. Jednak czas potrzebny na wprowadzenie nowych produktów na rynek w połączeniu z brutalną konkurencją, zwłaszcza ze strony Chin, oznacza podejmowanie znacznego ryzyka.

Czy odpowiedź może leżeć w niemal niewyobrażalnie małej skali? Coraz więcej inwestorów i badaczy tak uważa. Pojedynczy nanometr to jedna miliardowa metra, ale to właśnie na tym poziomie wykonuje się niektóre z najważniejszych prac. "Jeśli uda się to urzeczywistnić, dotknie to tak wielu branż, [ale] to ryzykowny biznes" – mówi Christian Rood, dyrektor generalny holenderskiej firmy technologicznej LeydenJar.

Nazwana na cześć XVIII-wiecznego prekursora ogniw elektrycznych, LeydenJar wykorzystuje technikę znaną jako osadzanie plazmowe do wytwarzania lżejszej, bardziej wydajnej anody – niezbędnego składnika wszystkich baterii. Krzem jest bardzo skutecznym i tanim materiałem do stosowania w anodach, ale czysty krzem rozszerza się i kurczy podczas pracy i ładowania baterii, co powoduje jego pękanie. Jednak dzięki osadzaniu plazmowemu LeydenJar może – warstwa po warstwie – wytworzyć ultracienką folię z czystego krzemu, która jest odporna na pękanie, co pozwala na znaczne zwiększenie żywotności baterii, szybkości ładowania i gęstości energii (według LeydenJar nawet o 50%). "Tam, gdzie normalnie anoda z czystego krzemu by się rozpadła, [ta] pozostaje stabilna, więc to był wspaniały wynalazek" – mówi Rood. "Rozwiązujemy wąskie gardło w baterii."

Produkcja na skalę komercyjną rozpocznie się pod koniec 2026 roku, ale dotarcie do tego punktu zajęło 10 lat – to wręcz definicja czasu i inwestycji wymaganych dla tak zwanych innowacji Deep Tech. To nie przypadek, że fabryka LeydenJar znajduje się w holenderskim Eindhoven – domu ASML i innych ważnych graczy w przemyśle chipów komputerowych. "Wiele osób mówi teoretycznie o ekosystemach; mogę powiedzieć, że to jedno z naszych źródeł przewagi konkurencyjnej" – mówi Rood. "To naprawdę przenikanie się półprzewodników i baterii czyni nas innymi – gdy już zademonstrujesz zasadę w laboratorium, industrializacja wymaga pracy z technologią półprzewodnikową i dostawcami. To oznacza duże ryzyko, ale także wiele możliwości w zakresie patentowania, zabezpieczania całej własności intelektualnej. A to jest znacznie trudniejsze do zrobienia w USA czy w Chinach."

W całej Holandii i szerzej w Europie istnieje wiele mniejszych start-upów Deep Tech, które chcą rozwijać nanotechnologię na rynku baterii. Jednym z nich jest Powall, start-up z holenderskiego Delft, który opracowuje sprzęt do produkcji na skalę komercyjną do nanokoatowania proszków będących surowcami dzisiejszych baterii. Znów skala jest maleńka i znów technika narodziła się w przemyśle półprzewodników. Pojedyncze granulki proszku mierzy się w mikrometrach, powłoki w nanometrach – nakłada się je za pomocą techniki znanej jako osadzanie warstw atomowych.

Roderik Colen, dyrektor generalny Powall, mówi mi, że system oferuje wiele możliwości dostosowania i poprawy wydajności dzisiejszych baterii. "Twoja bateria działa gorzej niż wcześniej po tysiącach użyć – to degradacja lub starzenie można spowolnić, stosując nanokoatowanie" – wyjaśnia Colen. "Możesz mieć ekscytujący nowy materiał o wyższej pojemności lub szybkim ładowaniu, wszystkie te nowatorskie rozwiązania. Zazwyczaj mają jeden element, który jest bardzo dobry, ale cierpią na polu trwałości." A to oznacza, że nigdy nie staną się produktem komercyjnym. "Wtedy wkraczamy my, aby dać im powłokę ochronną, która skutecznie umożliwi wykorzystanie tych nowych materiałów."

Proszki i powłoka są przenoszone przez gaz i łączone