Nove priložnosti za naložbe v tehnologijo baterij

Ko se povpraševanje po mobilnem računalništvu in električnih avtomobilih povečuje, omejitve trenutne tehnologije baterij predstavljajo oviro na cesti. Električna baterija je bila v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ki jo je izumil italijanski fizik Alessandro Volta, delovni konj številnih pripomočkov, naprav in strojev.

Ker so potrošniške naprave postale manjše in je njihova neprekinjena uporaba pred ponovnim polnjenjem pomembnejša, postaja tudi vse pomembneje, da baterije postanejo miniaturni in energijsko učinkovitejše. To pa se je izkazalo za tehnološko oviro, ki bo, če jo presežemo, pomembno in donosno dogajanje za jutrišnje visokotehnološko gospodarstvo.

Tehnologija akumulatorja

Vse električne baterije temeljijo na temeljni kemični reakciji redukcije in oksidacije (redoks), ki se lahko pojavi med dvema različnima materialoma. Te reakcije so shranjene v zaprti in zaprti posodi. Katoda ali pozitiven terminal se zmanjša za anodo ali negativni terminal, kjer pride do oksidacije. Katoda in anoda sta fizično ločena z elektrolitom, ki omogoča, da elektroni zlahka tečejo od enega terminala do drugega. Ta tok elektronov povzroči električni potencial, ki omogoča električni tok, ko je vezje dokončano.

Potrošniške baterije za enkratno uporabo (znane kot primarne baterije), kot so celice velikosti AA in AAA, ki jih proizvajajo podjetja, kot je Energizer (ENR), temeljijo na tehnologiji, ki ne ustreza sodobnim aplikacijam. Za eno jih ni mogoče ponovno napolniti. Te tako imenovane alkalne baterije uporabljajo katodo manganovega dioksida in cinkovo ​​anodo, ločene z razredčenim elektrolitom kalijevega dioksida. Elektrolit oksidira cink v anodi, medtem ko mangan-dioksid v katodi reagira z oksidiranimi cinkovimi ioni, da ustvari elektriko. Postopoma se v elektrolitu naberejo reakcijski stranski produkti in količina cinka, ki ga je treba oksidirati, se zmanjša. Sčasoma baterija odmre. Te baterije običajno zagotavljajo 1, 5 voltov električne energije in jih je mogoče serijsko urediti za povečanje te količine. Na primer, dve AA bateriji v seriji zagotavljata tri volte električne energije.

Polnilne baterije (znane kot sekundarne baterije) delujejo na enak način, pri čemer uporabljajo reakcijo redukcije oksidacije med dvema materialoma, hkrati pa omogočajo, da reakcija teče tudi obratno. Danes najpogosteje uporabljane polnilne baterije na trgu so litij-ionske (LiOn), čeprav so se pri iskanju izvedljive polnilne baterije preizkusile tudi različne druge tehnologije, vključno z nikljev-kovinskim hidridom (NiMH) in nikelj-kadmijem (NiCd).

NiCd so bile prve komercialne akumulatorske akumulatorske baterije za množično uporabo na trgu, vendar so imele možnost le rednega polnjenja. NiMH je zamenjal NiCd baterije in jih je bilo mogoče pogosteje polniti. Na žalost so imeli zelo kratek rok trajanja, zato če jih ne bi uporabili kmalu po proizvodnji, bi lahko bili neučinkoviti. LiOn akumulatorji so te težave rešili tako, da so prišli v majhni posodi, ki ima dolg rok trajanja in omogoča veliko napolnjenosti. Toda LiOn baterije se najpogosteje ne uporabljajo v potrošniški elektroniki, kot so mobilne naprave in prenosni računalniki. Te baterije so veliko dražje od alkalnih baterij za enkratno uporabo in običajno ne prihajajo v tradicionalnih velikostih AA, AAA, C, D itd. (Glej tudi: Zaloge litij-ionske baterije .)

Zadnja vrsta polnilnih baterij, ki jih večina ljudi pozna, so tekoče svinčene kisline, ki se najpogosteje uporabljajo kot avtomobilske baterije. Te baterije lahko zagotavljajo veliko moči (kot pri hladnem zagonu avtomobila), vendar vsebujejo nevarne snovi, vključno s svincem in žveplovo kislino, ki se uporablja kot elektrolit. Takšne baterije je treba odstraniti previdno, da ne onesnažijo okolja ali povzročijo fizične škode osebam, ki z njimi ravnajo.

Cilj trenutne tehnologije baterij je ustvariti baterijo, ki se lahko ujema z ali izboljšuje delovanje LiOn baterij, vendar brez velikih stroškov, povezanih z njihovo proizvodnjo. V okviru litijeve ionske družine so bila prizadevanja usmerjena v dodajanje dodatnih sestavin, da bi povečali učinkovitost baterije in hkrati znižali cenovno ceno. Na primer, razporeditev litij-kobalta (LiCoO2) danes najdemo v številnih mobilnih telefonih, prenosnikih, digitalnih fotoaparatih in nosljivih izdelkih. Litij-manganove (LiMn2O4) celice se najpogosteje uporabljajo za električna orodja, medicinske instrumente in električne pogonske sklope, kot so tisti, ki jih najdemo v električnih vozilih. (Več o tem: Zakaj so Tesla avtomobili tako dragi? )

Trenutno obstajajo ekipe, ki izvajajo raziskave in razvoj za izboljšanje zmogljivosti baterij na osnovi litija. Litij-zračne (Li-Air) baterije so nov vznemirljiv razvoj, ki bi lahko omogočil veliko večjo kapaciteto za shranjevanje energije - do 10-krat večjo zmogljivost kot običajna baterija LiOn. Te baterije bi dobesedno "dihale" zrak z uporabo prostega kisika za oksidacijo anode. Čeprav se zdi ta tehnologija obetavna, obstajajo številni tehnološki problemi, vključno s hitro kopičenjem stranskih produktov, ki zmanjšujejo zmogljivost, in problem "nenadne smrti", pri katerem baterija preneha delovati brez opozorila.

Tudi litijeve kovinske baterije so impresiven razvoj, ki obljublja skoraj štirikrat večjo energijsko učinkovitost kot trenutna tehnologija akumulatorjev električnih avtomobilov. Ta vrsta baterij je tudi veliko cenejša za izdelavo, kar bo zmanjšalo stroške izdelkov, ki jih uporabljajo. Težave z varnostjo pa so zaskrbljujoče, saj se te baterije lahko pregrejejo, povzročijo požar ali eksplodirajo, če se poškodujejo. Druge nove tehnologije, na katerih se ukvarjajo, vključujejo litij-žveplo in silicij-ogljik, vendar so te celice še v zgodnjih fazah raziskav in še niso komercialno sposobne. Obstaja tudi več razvoja okoli baterij na sončno energijo.

Vlaganje v baterijsko tehnologijo

Če in ko se tehnologija baterij umakne v teh vznemirljivih novih smereh, bo to znižalo stroške proizvodnje za potrošniško elektroniko in električna vozila, kakršna je proizvajalec Tesla Motors (TSLA). Tesla je pred kratkim napovedala gradnjo "gigafaktorja", ki bo v sodelovanju z japonskim velikanom elektronike Panasonic (ADR: PCRFY) ustvaril le več baterij LiOn v hiši. Tesla je vzela težave v proizvodnji baterij v svoje roke, saj je našla odličen način za pridobitev naložbene izpostavljenosti tako električnih avtomobilov kot baterijske tehnike. (Poglej tudi: Hibridne baterije

Trg baterijske tehnologije je nekoliko nejasen, ko nove tehnologije, razvoj in partnerstva katapultirajo industrijo naprej. Visiongain "Top 20 Lithium-Ion Battery Manufacturing Company Poročilo 2018" ponuja veliko vpogleda na trg tehnologije baterij in njegovih najboljših proizvajalcev. Podjetja v poročilu vključujejo naslednje:

• A123 Systems Inc.
• Korporacija za avtomobilsko oskrbo z energijo (AESC)
• Kitajska korporacija letalske industrije (AVIC)
• BYD Company Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Sodobna družba Amperex Technology Ltd (CATL)
• GS Yuasa Corporation
• Hefei Guoxuan High-Tech Power Energy Co, Ltd
• Hitachi Chemical Co, Ltd
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Korporacija Panasonic
• Železne baterije
• Samsung SDI Co. Ltd.
• Korporacija TDK / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen Battery dionica Co, Ltd
• Tianneng Power International Ltd
• Korporacija Toshiba

Druga pomembna imena v industriji baterij vključujejo naslednje:

• Arotech Corp (ARTX) razvija in distribuira litijeve in cinkove zračne baterije ter med svoje stranke šteje ameriško vojsko.
• PolyPore Inc. (PPO) proizvaja visoko specializirane litijeve polimerne baterije predvsem za industrijsko in medicinsko uporabo.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) je alternativno energetsko podjetje, ki ima večinsko lastniško podjetje z Delphi Automotive (DLPH) za ustvarjanje baterijskih rešitev za električna vozila.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) je britansko podjetje, ki uporablja nanotehnologijo in material grafen, da med drugim proizvaja baterije na osnovi grafena.
• Uporabne grafenske snovi (OTCMKTS: APGMF) izvajajo tudi raziskave za aplikacije, ki temeljijo na grafenu.
• EnerSys je čisto akumulator. Trenutno je največji proizvajalec industrijskih baterij na svetu.

Obstaja tudi Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). ta ETF želi slediti indeksu Solactive Global Lithium in zagotavlja izpostavljenost raznovrstnemu portfelju javnih delniških podjetij, ki so osredotočena predvsem na litij, vključno z pridobivanjem litija, rafiniranjem litija in uporabo litija v proizvodnji baterij. Najpomembnejši deleži v LIT ETF od oktobra 2018 so vključevali naslednje:

• FMC CORP 18, 06%
• ALBEMARLE CORP 17, 64%
• SAMSUNG SDI CO LTD 7, 40%
• ENERSYS 6, 91%
• QUIMICA Y MINERA CHIL-SP 6, 62%
• LG CHEM LTD 5, 41%
• GS YUASA CORP 4, 95%
• PANASONIC CORP 4, 60%
• TESLA INC 4, 37%
• SIMPLO TEHNOLOGIJA CO LTD 4, 24%

Spodnja črta

Baterije za napajanje so bile v sodobni dobi vedno pomembne. Vendar pa bo s prihodom mobilnih računalniških in električnih avtomobilov njihov pomen le še naraščal. Trenutno na primer baterijski vložki predstavljajo več kot polovico stroškov avtomobila Tesla. (Poglej tudi: Kateri je najboljši način za izpostavljenost električnim avtomobilom pri vlaganju v avtomobilski sektor? )

Raziskovanje novejših in boljših polnilnih baterij je zaradi njihovega vse večjega pomena vse večje. Litij-zrak in litijeve kovinske baterije se lahko izkažejo kot pomemben napredek. Če se te tehnologije na koncu izplačajo, lahko vlaganje v velika podjetja, ki se ukvarjajo s proizvodnjo baterij, v proizvajalce litij-ionskih čistih igralcev ali posredno izpostavljanje prek proizvajalcev litijevih kovin, lahko pomaga izboljšati prihodnje poslovanje portfelja. ( Več o tem glej: Vlaganje v Naslednji Megatrend: Litij .)