Nové investičné príležitosti pre technológiu batérií

S rastúcim dopytom po mobilných počítačoch a všetkých elektrických automobiloch predstavujú obmedzenia súčasnej technológie batérií prekážku. Elektrická batéria, ktorú vynašiel taliansky fyzik Alessandro Volta v 90. rokoch 20. storočia, bola pracovným koňom mnohých prístrojov, zariadení a strojov.

Pretože sa spotrebiteľské zariadenia zmenšili a ich nepretržité používanie sa pred nabíjaním stalo dôležitejším, je tiež čoraz dôležitejšie, aby batérie boli miniaturizované a energeticky účinnejšie. Ukázalo sa však, že ide o technologickú prekážku, ktorá, ak bude prekonaná, bude dôležitým a ziskovým vývojom pre zajtrajšiu špičkovú ekonomiku.

Technológia batérie

Všetky elektrické batérie sa spoliehajú na zásadnú chemickú reakciu redukcie a oxidácie (redox), ktorá sa môže vyskytnúť medzi dvoma rôznymi materiálmi. Tieto reakcie sú umiestnené v uzavretej a utesnenej nádobe. Katóda alebo pozitívny terminál je redukovaný anódou alebo negatívnym terminálom, kde dochádza k oxidácii. Katóda a anóda sú fyzicky oddelené elektrolytom, ktorý umožňuje elektrónom ľahko prúdiť z jedného terminálu na druhý. Tento tok elektrónov spôsobuje elektrický potenciál, ktorý umožňuje elektrický prúd po dokončení obvodu.

Jednorazové spotrebiteľské batérie (známe ako primárne batérie), ako napríklad články veľkosti AA a AAA vyrábané spoločnosťami ako Energizer (ENR), sa spoliehajú na technológiu, ktorá nevedie k moderným aplikáciám. Pre jedného, ​​nie sú nabíjateľné. Tieto takzvané alkalické batérie využívajú katódu oxidu manganičitého a zinkovú anódu oddelenú zriedeným elektrolytom oxidu draselného. Elektrolyt oxiduje zinok v anóde, zatiaľ čo oxid manganičitý v katóde reaguje s oxidovanými iónmi zinku za vzniku elektriny. Postupne sa v elektrolyte hromadia reakčné vedľajšie produkty a množstvo zinku, ktoré zostalo oxidovať, sa znižuje. Batéria nakoniec zomrie. Tieto batérie typicky poskytujú 1, 5 V elektrickej energie a môžu byť usporiadané sériovo, aby sa toto množstvo zvýšilo. Napríklad dve série AA batérií v sérii poskytujú tri volty elektrickej energie.

Nabíjateľné batérie (známe ako sekundárne batérie) fungujú takmer rovnako, využívajú redukčnú oxidačnú reakciu medzi dvoma materiálmi, ale tiež umožňujú spätnú reakciu. Najbežnejšie používanými nabíjateľnými batériami na súčasnom trhu sú lítium-iónové (LiOn), hoci pri hľadaní funkčných nabíjateľných batérií sa vyskúšali aj rôzne iné technológie, vrátane hydridu nikel-kovového (NiMH) a nikel-kadmia (NiCd).

NiCd boli prvými komerčne dostupnými nabíjateľnými batériami pre hromadné použitie na trhu, ale ich kapacita bola iba obmedzená. NiMH nahradil NiCd batérie a bolo ich možné nabíjať častejšie. Bohužiaľ mali veľmi krátku dobu použiteľnosti, takže ak by sa nepoužívali skoro po výrobe, mohli by byť neúčinné. Batérie LiOn tieto problémy vyriešili tým, že sa dostali do malej nádoby, mali dlhú životnosť a umožnili veľa nabíjania. Batérie LiOn sa však v spotrebnej elektronike, ako sú mobilné zariadenia a prenosné počítače, bežne nepoužívajú. Tieto batérie sú oveľa drahšie ako jednorazové alkalické batérie a obvykle sa dodávajú v tradičnej veľkosti AA, AAA, C, D atď. (Pozri tiež: Zásobníky lítium-iónových batérií .)

Posledným typom nabíjateľných batérií, ktoré pozná väčšina ľudí, sú tekuté olovené batérie, ktoré sa najčastejšie používajú ako autobatérie. Tieto batérie môžu poskytovať veľa energie (napríklad pri naštartovaní vozidla za studena), ale obsahujú nebezpečné materiály vrátane olova a kyseliny sírovej, ktorá sa používa ako elektrolyt. Tieto druhy batérií sa musia likvidovať opatrne, aby neznečisťovali životné prostredie ani nespôsobovali fyzické škody osobám, ktoré s nimi manipulujú.

Cieľom súčasnej technológie batérií je vytvoriť batériu, ktorá dokáže vyrovnať alebo zlepšiť výkonnosť batérií LiOn, ale bez vysokých nákladov spojených s ich výrobou. V rámci rodiny lítiových iónov sa úsilie zameralo na pridanie ďalších zložiek, aby sa zvýšila účinnosť batérie a zároveň sa znížila cena. Napríklad usporiadanie lítium-kobalt (LiCoO2) sa teraz nachádza v mnohých mobilných telefónoch, prenosných počítačoch, digitálnych fotoaparátoch a nositeľných výrobkoch. Lítium-mangánové (LiMn2O4) články sa najčastejšie používajú pre elektrické náradie, lekárske prístroje a elektrické hnacie ústrojenstvá, ako sú články nachádzajúce sa v elektrických vozidlách. (Viac informácií nájdete na: Prečo sú Tesla Cars také drahé? )

V súčasnosti existujú tímy vykonávajúce výskum a vývoj na zvýšenie výkonu lítiových batérií. Lítium-vzduchové (Li-Air) batérie sú vzrušujúcim novým vývojom, ktorý by mohol umožniť oveľa väčšiu kapacitu ukladania energie - až 10-krát väčšiu kapacitu ako typická batéria LiOn. Tieto batérie by doslova „dýchali“ vzduch pomocou voľného kyslíka na oxidáciu anódy. Aj keď sa táto technológia javí ako sľubná, existuje množstvo technologických problémov vrátane rýchleho hromadenia vedľajších produktov znižujúcich výkon a problému „náhlej smrti“, pri ktorej batéria prestane bez varovania fungovať.

Lítium-kovové batérie sú tiež pôsobivým vývojom a sľubujú takmer štvornásobne vyššiu energetickú účinnosť ako súčasná technológia elektrických automobilových batérií. Výroba tohto typu batérie je tiež oveľa lacnejšia, čím sa znížia náklady na výrobky, ktoré ich používajú. Problémy s bezpečnosťou sú však hlavným problémom, pretože tieto batérie sa môžu v prípade poškodenia prehriať, spôsobiť požiar alebo výbuch. Medzi ďalšie nové technológie, na ktorých sa pracuje, patria lítium-síra a kremík-uhlík, ale tieto bunky sú stále v počiatočných fázach výskumu a ešte nie sú komerčne životaschopné. Vyskytuje sa tiež niekoľko zmien týkajúcich sa solárnych batérií.

Investovanie do technológie batérií

Ak sa technológia batérií rozbehne týmito zaujímavými novými smermi, znížia sa tým výrobné náklady na spotrebnú elektroniku a elektrické vozidlá, ako sú vozidlá vyrábané spoločnosťou Tesla Motors (TSLA). Tesla nedávno oznámila výstavbu „gigafactory“ na výrobu nielen viacerých vozidiel, ale aj výrobu vlastných LiOn batérií v domácnosti, v spojení s japonským elektronickým gigantom Panasonic (ADR: PCRFY). Tesla tým, že vzala problém s výrobou batérií do svojich rúk, mohla nájsť skvelý spôsob, ako získať investičné vystavenie elektrickým vozidlám a technológiám batérií. (Pozri tiež: Hranie hybridných batérií .)

Trh s technológiou batérií je do istej miery krátkozraký, pretože nové technológie, vývoj a partnerstvá urýchľujú tento priemysel vpred. Správa spoločnosti Visiongain „Top 20 lítium-iónových batériových spoločností za rok 2018“ poskytuje rozsiahly prehľad o trhu s technológiou batérií a jej špičkových výrobcov. Spoločnosti v správe zahŕňajú:

• A123 Systems Inc.
• Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
• Čínska letecká priemyselná spoločnosť (AVIC)
• Spoločnosť BYD Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Comtemporary 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.
• Panasonic Corporation
• Bezpečné batérie
• Samsung SDI Co. Ltd.
• TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen Batéria akciová Co., Ltd.
• Tianneng Power International Ltd
• Toshiba Corporation

Medzi ďalšie významné názvy v priemysle batérií patria:

• Arotech Corp (ARTX) vyvíja a distribuuje lítiové a zinkovo-vzduchové batérie a počíta medzi svojich zákazníkov americkú armádu.
• PolyPore Inc. (PPO) vyrába vysoko špecializované lítiové polymérové ​​batérie hlavne na priemyselné a lekárske použitie.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) je alternatívna energetická spoločnosť, ktorá má majoritný spoločný podnik so spoločnosťou Delphi Automotive (DLPH) na vytváranie batériových riešení pre elektrické vozidlá.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) je britská spoločnosť, ktorá využíva nanotechnológiu a materiálový grafén, aby okrem iného vyrábala batérie na báze grafénu.
• Aplikované grafénové materiály (OTCMKTS: APGMF) tiež vykonávajú výskum aplikácií založených na graféne.
• EnerSys je čistá hra na batérie. V súčasnosti je najväčším výrobcom priemyselných batérií na svete.

K dispozícii je tiež technológia Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). tento ETF sa snaží sledovať Solactive Global Lithium Index a poskytuje expozíciu diverzifikovanému portfóliu verejne obchodovaných spoločností, ktoré sa zameriavajú predovšetkým na lítium, vrátane ťažby lítia, rafinácie lítia a použitia lítia pri výrobe batérií. Najvyššie podiely v LIT ETF od októbra 2018 zahŕňali:

• 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 TECHNOLOGY CO LTD 4, 24%

Spodný riadok

Batérie pre energiu boli vždy dôležité v modernej dobe. S príchodom mobilných počítačov a elektrických vozidiel však ich význam bude naďalej rásť. Napríklad práve teraz predstavujú akumulátory batérie viac ako polovicu nákladov na automobil Tesla. (Pozri tiež: Aký je najlepší spôsob, ako sa vystaviť elektrickým automobilom pri investovaní v automobilovom priemysle? )

Výskum novších a lepšie nabíjateľných batérií získava na dynamike vďaka ich rastúcemu významu. Lítium-vzduch a lítium-kovové batérie sa môžu ukázať ako pokrok, na čom záleží. Ak sa tieto technológie nakoniec vyplácajú, môžu investície do veľkých spoločností zapojených do výroby batérií, do výrobcov lítium-iónových produktov s priamym účinkom alebo do nepriamej expozície prostredníctvom výrobcov lítiových kovov pomôcť zvýšiť výkonnosť portfólia. ( Viac informácií nájdete v časti: Investovanie do nasledujúceho megatrendu: lítium .)