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 minulého 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 ekonomiku špičkových technológií.
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 zinočnatými iónmi 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, ktorá mala dlhú životnosť a umožnila veľa nabíjania. Batérie LiOn však nie sú v spotrebnej elektronike, ako sú mobilné zariadenia a prenosné počítače, najbežnejšie používané. Tieto batérie sú oveľa drahšie ako jednorazové alkalické batérie a obvykle sa dodávajú v tradičnej veľkosti AA, AAA, C, D atď.
Posledným typom nabíjateľných batérií, s ktorým väčšina ľudí pozná, 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 pridávanie ďalších zložiek, aby sa zvýšila účinnosť batérie a zároveň sa znížila cena. Napríklad usporiadanie lítium-kobalt (LiCoO2) sa v súčasnosti nachádza v mnohých mobilných telefónoch, notebookoch, 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 celý rad technologických problémov vrátane rýchleho nárastu 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 aj 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 na 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.
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) Letecká priemyselná korporácia v Číne (AVIC) BYD Company Ltd. CBAK Energy Technology Inc. Dočasná Amperex Technology Ltd (CATL) GS Yuasa Corporation Hefei Guoxuan High-tech Power Energy Co., Ltd Hitachi Chemical Co., Ltd. Johnson Controls International Plc. Spoločnosť LG Chem Microvast Inc. Panasonic Corporation Bezpečné batérie Samsung SDI Co. Ltd. TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL) Tesla Inc. Akciová spoločnosť Tianjin Lishen 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 americkú armádu medzi svojimi zákazníkmi.PolyPore Inc. (PPO) vyrába vysoko špecializované lítiové polymérové batérie hlavne na priemyselné a lekárske účely.Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) je alternatívna energetická spoločnosť, ktorá má väčšinový podnik so spoločnosťou Delphi Automotive (DLPH) na vytváranie batériových riešení pre elektrické vozidlá. Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) je britská spoločnosť využívajúca nanotechnológie a materiálový grafén, okrem iného na výrobu, batérie na báze grafénu. Aplikované grafénové materiály (OTCMKTS: APGMF) tiež vykonávajú výskum aplikácií založených na graféne. EnerSys je čisto hra na batériách. 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 vystavuje diverzifikované portfólio 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.
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 čistým výkonom alebo do nepriamej expozície prostredníctvom výrobcov lítiových kovov pomôcť posilniť budúcu výkonnosť portfólia. ( Viac informácií nájdete v časti: Investovanie do nasledujúceho megatrendu: lítium .)
![Investičné príležitosti pre nové technológie batérie Investičné príležitosti pre nové technológie batérie](https://img.icotokenfund.com/img/company-news/121/new-battery-technology-investment-opportunities.jpg)