Νέα τεχνολογία μπαταριών Επενδυτικές Ευκαιρίες

Καθώς η ζήτηση για κινητά υπολογιστικά και ηλεκτρικά αυτοκίνητα αυξάνεται, οι περιορισμοί της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών παρουσιάζουν ένα οδόφραγμα. Επινοηθείσα στη δεκαετία του 1790 από τον Ιταλό φυσικό Alessandro Volta, η ηλεκτρική μπαταρία υπήρξε ο κινητήριος μοχλός πολλών συσκευών, συσκευών και μηχανών.

Καθώς οι καταναλωτικές συσκευές έχουν γίνει μικρότερες και η αδιάκοπη χρήση τους πριν από την επαναφόρτιση είναι πιο σημαντική, έχει γίνει όλο και πιο σημαντική η μπαταρία να γίνει τόσο μικρογραφική όσο και ενεργειακά αποδοτικότερη. Αυτό, ωστόσο, αποδείχθηκε τεχνολογικό εμπόδιο που, εάν ξεπεραστεί, θα αποτελέσει σημαντική και κερδοφόρα ανάπτυξη για την αυριανή οικονομία υψηλής τεχνολογίας.

Τεχνολογία μπαταριών

Όλες οι ηλεκτρικές μπαταρίες βασίζονται στη θεμελιώδη χημική αντίδραση της μείωσης και οξείδωσης (redox) που μπορεί να συμβεί ανάμεσα σε δύο διαφορετικά υλικά. Αυτές οι αντιδράσεις στεγάζονται σε κλειστό και σφραγισμένο δοχείο. Η κάθοδος, ή το θετικό τερματικό, μειώνεται από την άνοδο ή αρνητικό τερματικό, όπου λαμβάνει χώρα οξείδωση. Η κάθοδος και η άνοδο διαχωρίζονται φυσικά από έναν ηλεκτρολύτη που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ρέουν εύκολα από το ένα τερματικό στο άλλο. Αυτή η ροή των ηλεκτρονίων προκαλεί ένα ηλεκτρικό δυναμικό, το οποίο επιτρέπει ένα ηλεκτρικό ρεύμα όταν ολοκληρωθεί ένα κύκλωμα.

Οι μπαταρίες μιας χρήσης (γνωστές ως πρωτογενείς μπαταρίες), όπως τα κύτταρα μεγέθους AA και AAA που παράγονται από εταιρείες όπως η Energizer (ENR), βασίζονται σε μια τεχνολογία που δεν ευνοεί τις σύγχρονες εφαρμογές. Για ένα, δεν είναι επαναφορτιζόμενες. Αυτές οι αποκαλούμενες αλκαλικές μπαταρίες χρησιμοποιούν μια κάθοδο διοξειδίου του μαγγανίου και μια άνοδο ψευδαργύρου, που διαχωρίζονται με αραιό ηλεκτρολύτη διοξειδίου του καλίου. Ο ηλεκτρολύτης οξειδώνει τον ψευδάργυρο στην άνοδο ενώ το διοξείδιο του μαγγανίου στην κάθοδο αντιδρά με τα οξειδωμένα ιόντα ψευδαργύρου για να δημιουργήσει ηλεκτρική ενέργεια. Σταδιακά, τα υποπροϊόντα αντίδρασης συσσωρεύονται στον ηλεκτρολύτη και μειώνεται η ποσότητα ψευδαργύρου που αφήνεται να οξειδωθεί. Τελικά, η μπαταρία πεθαίνει. Αυτές οι μπαταρίες συνήθως παρέχουν 1, 5 βολτ ηλεκτρικής ενέργειας και μπορούν να τοποθετηθούν με σειριακό τρόπο για να αυξήσουν την ποσότητα αυτή. Για παράδειγμα, δύο μπαταρίες ΑΑ σε σειρά παρέχουν τρία βολτ ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (γνωστές ως δευτερεύουσες μπαταρίες) λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο, χρησιμοποιώντας μια αντίδραση οξείδωσης μείωσης μεταξύ δύο υλικών, αλλά επιτρέπουν επίσης στην αντίδραση να ρέει αντίστροφα. Οι πιο συνηθισμένες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες στην αγορά σήμερα είναι το ιόν λιθίου (LiOn), παρόλο που διάφορες άλλες τεχνολογίες δοκιμάστηκαν επίσης για την αναζήτηση μιας λειτουργικής επαναφορτιζόμενης μπαταρίας, συμπεριλαμβανομένου του νικελίου-μεταλλικού υδριδίου (NiMH) και του νικελίου-καδμίου (NiCd).

Οι NiCd ήταν οι πρώτες διαθέσιμες στο εμπόριο επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για χρήση στη μαζική αγορά, αλλά υπέφεραν από το να είναι σε θέση να περιορίσουν μόνο έναν αριθμό επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Το NiMH αντικατέστησε τις μπαταρίες NiCd και μπόρεσε να φορτιστεί πιο συχνά. Δυστυχώς, είχαν πολύ μικρή διάρκεια ζωής, οπότε αν δεν είχαν χρησιμοποιηθεί σύντομα μετά την παραγωγή τους, θα μπορούσαν να είναι αναποτελεσματικοί. Οι μπαταρίες LiOn λύνουν αυτά τα προβλήματα εισερχόμενοι σε ένα μικρό δοχείο, με μεγάλη διάρκεια ζωής και επιτρέποντας πολλές χρεώσεις. Αλλά, οι μπαταρίες LiOn δεν είναι οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενες στις καταναλωτικές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως οι κινητές συσκευές και οι φορητοί υπολογιστές. Αυτές οι μπαταρίες είναι πολύ ακριβότερες από τις αλκαλικές μπαταρίες μίας χρήσης και συνήθως δεν έχουν τα παραδοσιακά μεγέθη AA, AAA, C, D κλπ. (Δείτε επίσης: Μπαταρίες ιόντων λιθίου .)

Ο τελευταίος τύπος επαναφορτιζόμενων μπαταριών που γνωρίζουν οι περισσότεροι είναι οι υγρές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι οποίες συνήθως χρησιμοποιούνται ως μπαταρίες αυτοκινήτων. Αυτές οι μπαταρίες μπορούν να παράσχουν πολλή ισχύ (όπως όταν δρομολογείται ένα κρύο), αλλά περιέχουν επικίνδυνα υλικά, όπως μόλυβδο και θειικό οξύ, τα οποία χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρολύτες. Αυτά τα είδη μπαταριών πρέπει να απορρίπτονται με προσοχή ώστε να μην ρυπαίνουν το περιβάλλον ή να προκαλούν σωματική βλάβη σε αυτούς που τα χειρίζονται.

Ο στόχος της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών είναι να δημιουργηθεί μια μπαταρία που να ταιριάζει ή να βελτιώνει την απόδοση των μπαταριών LiOn, αλλά χωρίς το βαρύ κόστος που συνδέεται με την παραγωγή τους. Μέσα στην οικογένεια ιόντων λιθίου, οι προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί στην προσθήκη πρόσθετων συστατικών για την αύξηση της αποτελεσματικότητας της μπαταρίας μειώνοντας παράλληλα την τιμή. Για παράδειγμα, οι ρυθμίσεις λιθίου-κοβαλτίου (LiCoO2) βρίσκονται τώρα σε πολλά κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και φορητά προϊόντα. Τα κύτταρα λιθίου-μαγγανίου (LiMn2O4) χρησιμοποιούνται συχνότερα για ηλεκτρικά εργαλεία, ιατρικά εργαλεία και ηλεκτρικούς κινητήρες, όπως αυτά που υπάρχουν στα ηλεκτρικά οχήματα. (Για περισσότερες πληροφορίες: Γιατί τα αυτοκίνητα Tesla είναι τόσο ακριβά; )

Επί του παρόντος, υπάρχουν ομάδες που διεξάγουν έρευνα και ανάπτυξη για την αύξηση της απόδοσης των μπαταριών λιθίου. Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα (Li-Air) είναι μια συναρπαστική νέα εξέλιξη που θα μπορούσε να επιτρέψει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας - έως και 10 φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα από μια συνηθισμένη μπαταρία LiOn. Αυτές οι μπαταρίες θα κυριολεκτικά «αναπνέουν» τον αέρα χρησιμοποιώντας ελεύθερο οξυγόνο για την οξείδωση της ανόδου. Ενώ αυτή η τεχνολογία φαίνεται πολλά υποσχόμενη, υπάρχουν αρκετά τεχνολογικά προβλήματα, όπως η γρήγορη συσσώρευση υποπροϊόντων που μειώνουν την απόδοση και το πρόβλημα του «αιφνίδιου θανάτου», όπου η μπαταρία παύει να λειτουργεί χωρίς προειδοποίηση.

Οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου είναι επίσης μια εντυπωσιακή εξέλιξη, υποσχόμενη σχεδόν τέσσερις φορές περισσότερη ενεργειακή απόδοση από την τρέχουσα τεχνολογία μπαταριών αυτοκινήτου. Αυτός ο τύπος μπαταρίας είναι επίσης πολύ λιγότερο δαπανηρός για την παραγωγή, γεγονός που θα μειώσει το κόστος των προϊόντων που τα χρησιμοποιούν. Τα θέματα ασφάλειας, ωστόσο, αποτελούν μείζονα ανησυχία καθώς αυτές οι μπαταρίες μπορεί να υπερθερμανθούν, να προκαλέσουν πυρκαγιά ή να εκραγούν εάν έχουν υποστεί ζημιά. Άλλες νέες τεχνολογίες που εξετάζονται περιλαμβάνουν το θειώδες λίθιο και το πυρίτιο-άνθρακα, αλλά αυτά τα κύτταρα βρίσκονται ακόμα στις πρώτες φάσεις της έρευνας και δεν είναι ακόμα εμπορικά βιώσιμα. Υπάρχουν επίσης αρκετές εξελίξεις που συμβαίνουν γύρω από τις ηλιακές μπαταρίες.

Επένδυση στην τεχνολογία μπαταριών

Αν και όταν η τεχνολογία της μπαταρίας απογειωθεί σε αυτές τις συναρπαστικές νέες κατευθύνσεις, θα μειώσει το κόστος παραγωγής για τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και για τα ηλεκτρικά οχήματα όπως αυτά που παράγει η Tesla Motors (TSLA). Η Tesla ανακοίνωσε πρόσφατα την κατασκευή ενός «gigafactory» όχι μόνο για την παραγωγή περισσότερων οχημάτων, αλλά και για την παραγωγή των δικών της μπαταριών LiOn στο σπίτι, σε συνεργασία με την ιαπωνική εταιρία ηλεκτρονικών ειδών Panasonic (ADR: PCRFY). Λαμβάνοντας το πρόβλημα της παραγωγής μπαταριών στα χέρια τους, η Tesla μπορεί να βρήκε έναν εξαιρετικό τρόπο να αποκτήσει επενδυτική έκθεση σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και τεχνολογία μπαταριών. (Δείτε επίσης: Υβριδική αναπαραγωγή μπαταρίας .)

Η αγορά της τεχνολογίας των μπαταριών είναι κάπως μυωπική με τις νέες τεχνολογίες, τις εξελίξεις και τις συνεργασίες να καταρρίπτουν τη βιομηχανία προς τα εμπρός. Το "Top 20 Εταιρείες κατασκευής μπαταριών λιθίου-ιόντων 2018" της Visiongain παρέχει πολλές πληροφορίες σχετικά με την αγορά τεχνολογίας μπαταριών και τους κορυφαίους κατασκευαστές της. Οι εταιρείες στην έκθεση περιλαμβάνουν τα εξής:

• A123 Systems Inc.
• Αυτοκινητοβιομηχανία Εφοδιαστικής Εταιρείας (AESC)
• Βιομηχανία Αεροπορίας της Κίνας (AVIC)
• BYD Company Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Σύγχρονη εταιρεία Amperex Technology Ltd (CATL)
• GS Yuasa Corporation
• Hefei Guoxuan υψηλής τεχνολογίας Power Energy Co, Ltd
• Hitachi Chemical Co., Ltd.
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Panasonic Corporation
• Saft Batteries
• Samsung SDI Co. Ltd.
• Η TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen μπαταρία Joint-Stock Co, Ε.Π.Ε.
• Tianneng Power International Ltd
• Toshiba Corporation

Άλλα σημαντικά ονόματα στη βιομηχανία μπαταριών περιλαμβάνουν τα εξής:

• Η Arotech Corp (ARTX) αναπτύσσει και διανέμει μπαταρίες λιθίου και ψευδαργύρου και μετράει τον αμερικανικό στρατό ανάμεσα στους πελάτες της.
• Η PolyPore Inc. (PPO) παράγει εξαιρετικά εξειδικευμένες μπαταρίες πολυμερών λιθίου κυρίως για βιομηχανικές και ιατρικές χρήσεις.
• Η Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) είναι μια εναλλακτική εταιρεία ενέργειας που έχει μια πλειοψηφία κοινοπραξία με την Delphi Automotive (DLPH) για τη δημιουργία λύσεων μπαταριών για ηλεκτρικά οχήματα.
• Η εταιρεία Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) είναι μια εταιρεία του Ηνωμένου Βασιλείου που εκμεταλλεύεται τη νανοτεχνολογία και το υλικό graphene για να παράγει, μεταξύ άλλων, μπαταρίες με βάση το γραφένιο.
• Τα υλικά εφαρμοσμένου γραφένιου (OTCMKTS: APGMF) διεξάγουν επίσης έρευνα για εφαρμογές που βασίζονται σε γραφένιο.
• Το EnerSys είναι ένα καθαρό παιχνίδι στις μπαταρίες. Είναι σήμερα ο μεγαλύτερος κατασκευαστής βιομηχανικών μπαταριών παγκοσμίως.

Υπάρχει επίσης το Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). αυτό το ETF επιδιώκει την παρακολούθηση του Solactive Global Index του λιθίου και παρέχει έκθεση σε ένα διαφοροποιημένο χαρτοφυλάκιο εταιρειών που διαπραγματεύονται στο χρηματιστήριο, οι οποίες επικεντρώνονται κυρίως στο λίθιο, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης λιθίου, του εξευγενισμού λιθίου και της χρήσης λιθίου στην παραγωγή μπαταριών. Οι κορυφαίες συμμετοχές στο LIT ETF από τον Οκτώβριο του 2018 περιελάμβαναν τα εξής:

• 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%

Η κατώτατη γραμμή

Οι μπαταρίες για την εξουσία ήταν πάντα σημαντικές στη σύγχρονη εποχή. Ωστόσο, με την έλευση των κινητών υπολογιστών και των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, η σημασία τους θα συνεχίσει να αυξάνεται μόνο. Αυτή τη στιγμή, για παράδειγμα, τα πακέτα ισχύος μπαταρίας αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ του κόστους ενός αυτοκινήτου Tesla. (Δείτε επίσης: Ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος για να αποκτήσετε έκθεση σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα κατά την επένδυση στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας; )

Λόγω της αυξανόμενης σπουδαιότητάς τους, η έρευνα για νέες και καλύτερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κερδίζει δυναμική. Οι μπαταρίες λιθίου-αέρος και λιθίου-μετάλλου μπορεί να αποδειχθούν η εξέλιξη που έχει σημασία. Αν οι τεχνολογίες αυτές καταλήξουν να πληρώσουν, η επένδυση σε μεγάλες εταιρείες που ασχολούνται με την παραγωγή μπαταριών, στους κατασκευαστές ιόντων λιθίου με καθαρό παιχνίδι ή η έμμεση έκθεση μέσω παραγωγών λιθίου μπορεί να βοηθήσει στην ενίσχυση των μελλοντικών επιδόσεων του χαρτοφυλακίου. ( Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε: Επένδυση στο επόμενο Megatrend: Λίθιο .)