Jaunu akumulatoru tehnoloģiju investīciju iespējas

Palielinoties pieprasījumam pēc mobilajām datoriem un visiem elektriskajiem automobiļiem, pašreizējās akumulatoru tehnoloģijas ierobežojumi rada šķēršļus. 1790. gados izgudroja itāļu fiziķis Alessandro Volta, elektriskais akumulators ir bijis daudzu sīkrīku, ierīču un mašīnu darba zirgs.

Tā kā patērētāju ierīces ir kļuvušas mazākas un to nepārtraukta lietošana pirms svarīgas atkārtotas uzlādēšanas ir kļuvusi arvien nozīmīgāka, lai akumulatori kļūtu gan miniatūrizēti, gan energoefektīvāki. Tomēr tas ir izrādījies tehnoloģisks šķērslis, kas, ja tiks pārspēts, būs svarīgs un rentabls rītdienas augsto tehnoloģiju ekonomikai.

Bateriju tehnoloģija

Visas elektriskās baterijas ir atkarīgas no fundamentālas reducēšanās un oksidācijas (redoksa) ķīmiskās reakcijas, kas var notikt starp diviem dažādiem materiāliem. Šīs reakcijas tiek izvietotas slēgtā un noslēgtā traukā. Katodu vai pozitīvo galu samazina ar anodu vai negatīvu spaili, kur notiek oksidēšanās. Katodu un anodu fiziski atdala elektrolīts, kas ļauj elektroniem viegli plūst no viena spailes uz otru. Šī elektronu plūsma izraisa elektrisko potenciālu, kas ļauj veikt elektrisko strāvu, kad ķēde ir pabeigta.

Vienreizlietojamas patērētāja baterijas (pazīstamas kā primārās baterijas), piemēram, AA un AAA izmēra baterijas, kuras ražo tādi uzņēmumi kā Energizer (ENR), paļaujas uz tehnoloģiju, kas neveicina mūsdienu lietojumus. Pirmkārt, tie nav atkārtoti uzlādējami. Šajās tā sauktajās sārmainās baterijās izmanto mangāna dioksīda katodu un cinka anodu, kas atdalīti ar atšķaidītu kālija dioksīda elektrolītu. Elektrolīts oksidē cinku anodā, bet mangāna dioksīds katodā reaģē ar oksidētiem cinka joniem, veidojot elektrību. Pakāpeniski elektrolītā uzkrājas reakcijas blakusprodukti un samazinās oksidējamā cinka daudzums. Galu galā akumulators nomirst. Šīs baterijas parasti nodrošina 1, 5 voltus elektroenerģijas, un, lai palielinātu šo daudzumu, tās var izkārtot sērijveidā. Piemēram, divas sērijveida AA baterijas nodrošina trīs voltu elektrību.

Uzlādējamās baterijas (pazīstamas kā sekundārās baterijas) darbojas vienādi, izmantojot redukcijas oksidācijas reakciju starp diviem materiāliem, bet tās arī ļauj reakcijai plūst apgriezti. Mūsdienās tirgū visbiežāk izmantotās uzlādējamās baterijas ir litija jons (LiOn), lai gan, meklējot funkcionējošu uzlādējamu akumulatoru, tika izmēģinātas arī dažādas citas tehnoloģijas, ieskaitot niķeļa-metāla hidrīdu (NiMH) un niķeļa-kadmiju (NiCd).

NiCd bija pirmās komerciāli pieejamās uzlādējamās baterijas, kuras tika izmantotas plaša patēriņa tirgū, taču tās cieta no tā, ka tās varēja uzlādēt tikai ierobežotā skaitā. NiMH nomainīja NiCd akumulatorus un tos varēja uzlādēt biežāk. Diemžēl tiem bija ļoti īss glabāšanas laiks, tāpēc, ja drīz pēc izgatavošanas tos neizmanto, tie varētu būt neefektīvi. LiOn akumulatori šīs problēmas atrisināja, nonākot nelielā traukā, ar ilgu glabāšanas laiku un ļaujot veikt daudzus maksājumus. Bet LiOn baterijas nav visbiežāk izmantotas plaša patēriņa elektronikā, piemēram, mobilajās ierīcēs un klēpjdatoros. Šīs baterijas ir daudz dārgākas nekā vienreizlietojamas sārma baterijas, un tām parasti nav parasto izmēru AA, AAA, C, D utt. (Skatīt arī: Litija jonu akumulatoru krājumi .)

Pēdējais uzlādējamo akumulatoru tips, kuru vairums cilvēku pazīst, ir šķidrās svina-skābes akumulatori, kurus visbiežāk izmanto kā automašīnu akumulatorus. Šīs baterijas var nodrošināt daudz enerģijas (piemēram, auksti iedarbinot automašīnu), bet satur bīstamus materiālus, ieskaitot svinu un sērskābi, ko izmanto kā elektrolītu. Šāda veida baterijas jāiznīcina uzmanīgi, lai nepiesārņotu vidi un neradītu fizisku kaitējumu tiem, kas tos apstrādā.

Pašreizējās akumulatoru tehnoloģijas mērķis ir radīt akumulatoru, kas var līdzināties vai uzlabot LiOn akumulatoru veiktspēju, bet bez lielām izmaksām, kas saistītas ar to ražošanu. Litija jonu saimes centieni tika koncentrēti uz papildu sastāvdaļu pievienošanu, lai palielinātu akumulatora efektivitāti, vienlaikus pazeminot cenu zīmi. Piemēram, litija-kobalta (LiCoO2) izkārtojumi tagad ir atrodami daudzos mobilajos tālruņos, klēpjdatoros, digitālās fotokamerās un valkājamos izstrādājumos. Litija-mangāna (LiMn2O4) šūnas visbiežāk izmanto elektroinstrumentiem, medicīnas instrumentiem un elektriskajiem spēka piedziņām, piemēram, elektriskajiem transportlīdzekļiem. (Plašāku informāciju skat. Kāpēc Tesla automašīnas ir tik dārgas? )

Pašlaik ir komandas, kas veic pētījumus un attīstību, lai uzlabotu litija akumulatoru veiktspēju. Litija-gaisa (Li-Air) akumulatori ir aizraujoša jauna attīstība, kas varētu atļaut daudz lielāku enerģijas uzkrāšanas jaudu - līdz pat 10 reizes lielāku ietilpību nekā tipiska LiOn baterija. Šīs baterijas burtiski "elpo" gaisu, izmantojot brīvo skābekli anoda oksidēšanai. Kaut arī šī tehnoloģija šķiet daudzsološa, pastāv vairākas tehnoloģiskas problēmas, tostarp ātra veiktspējas samazināšanas blakusproduktu izveidošana un "pēkšņas nāves" problēma, kurā akumulators pārstāj darboties bez brīdinājuma.

Arī litija-metāla akumulatori ir iespaidīga attīstība, kas sola gandrīz četras reizes lielāku energoefektivitāti nekā pašreizējā elektrisko automašīnu akumulatoru tehnoloģija. Arī šāda veida akumulatori ir daudz lētāki, lai samazinātu to produktu izmaksas, kuri tos izmanto. Tomēr galvenās bažas rada drošības problēmas, jo šīs baterijas var pārkarst, izraisīt ugunsgrēku vai eksplodēt, ja tās ir sabojātas. Citas jaunās tehnoloģijas, pie kurām tiek strādāts, ir litija sērs un silīcija ogleklis, taču šīs šūnas joprojām ir agrīnā pētniecības posmā un vēl nav komerciāli dzīvotspējīgas. Ap saules baterijām darbojas arī vairākas izmaiņas.

Investīcijas akumulatoru tehnoloģijā

Ja un kad akumulatoru tehnoloģija pacelsies šajos aizraujošajos jaunajos virzienos, tas pazeminās ražošanas izmaksas plaša patēriņa elektronikai un elektriskajiem transportlīdzekļiem, piemēram, tiem, kurus ražo Tesla Motors (TSLA). Tesla nesen paziņoja par “gigafakta” ​​celtniecību, lai ne tikai ražotu vairāk transportlīdzekļu, bet arī ražotu savas LiOn baterijas mājā sadarbībā ar japāņu elektronikas gigantu Panasonic (ADR: PCRFY). Pārņemot akumulatoru ražošanas problēmu savās rokās, Tesla, iespējams, ir atradis lielisku veidu, kā iegūt ieguldījumu gan elektromobiļu, gan akumulatoru tehnoloģiju jomā. (Skatīt arī: Hibrīda akumulatora atskaņošana .)

Bateriju tehnoloģiju tirgus ir nedaudz tuvredzīgs ar jaunām tehnoloģijām, attīstību un partnerībām, kas aizrauj nozari. Visiongain “20 populārāko litija jonu akumulatoru ražošanas uzņēmumu pārskats 2018” sniedz lielu ieskatu akumulatoru tehnoloģiju tirgū un tā labākajos ražotājos. Pārskatā iekļautie uzņēmumi iekļauj šādus datus:

• A123 Systems Inc.
• Automobiļu energoapgādes korporācija (AESC)
• Ķīnas aviācijas nozares korporācija (AVIC)
• BYD Company Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Mūsdienu Amperex Technology Ltd (CATL)
• GS Yuasa Corporation
• Hefei Guoxuan Augsto tehnoloģiju Power Energy Co, Ltd.
• Hitachi Chemical Co, Ltd
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Panasonic korporācija
• Kreisās baterijas
• Samsung SDI Co Ltd.
• TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen akumulatoru akciju sabiedrība, SIA
• Tianneng Power International Ltd
• Toshiba korporācija

Pie citiem ievērojamiem nosaukumiem akumulatoru nozarē ietilpst:

• Arotech Corp (ARTX) izstrādā un izplata litija un cinka-gaisa baterijas un ieskaita ASV militāros klientus.
• PolyPore Inc. (PPO) ražo ļoti specializētas litija polimēru baterijas galvenokārt rūpnieciskām un medicīniskām vajadzībām.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) ir alternatīvās enerģijas uzņēmums, kuram ir vairākumam piederošs kopuzņēmums ar Delphi Automotive (DLPH), lai radītu akumulatoru risinājumus elektriskajiem transportlīdzekļiem.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) ir Apvienotās Karalistes uzņēmums, kas izmanto nanotehnoloģiju un grafēna materiālu, cita starpā, lai ražotu baterijas uz grafēna bāzes.
• Lietišķie grafēna materiāli (OTCMKTS: APGMF) veic arī pētījumus par grafēna lietojumiem.
• EnerSys ir tikai bateriju spēle. Pašlaik tas ir lielākais rūpniecisko akumulatoru ražotājs visā pasaulē.

Ir arī globālais X litija un akumulatora tehnikas ETF (LIT). šis ETF cenšas izsekot Solactive Global Litium Index un nodrošina pakļaušanu diversificētam publiski tirgotu uzņēmumu portfelim, kas galvenokārt koncentrējas uz litiju, ieskaitot litija ieguvi, litija rafinēšanu un litija izmantošanu akumulatoru ražošanā. LIT ETF lielākās līdzdalības no 2018. gada oktobra ietvēra:

• 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%

Grunts līnija

Baterijas akumulatoram vienmēr ir bijušas svarīgas mūsdienu laikmetā. Tomēr, parādoties mobilajai skaitļošanas un elektriskajai automašīnai, to nozīme tikai pieaugs. Šobrīd, piemēram, akumulatoru baterijas veido vairāk nekā pusi no Tesla automašīnas izmaksām. (Skatīt arī: Kā vislabāk iegūt elektrisko automašīnu iedarbību, veicot ieguldījumus autobūves nozarē? )

Sakarā ar to pieaugošo nozīmi, arvien jaunāki un labāk uzlādējami akumulatori kļūst arvien jaunāki. Litija-gaisa un litija-metāla akumulatori var izrādīties nozīmīgi. Ja šīs tehnoloģijas galu galā atmaksāsies, ieguldījumi lielos akumulatoru ražošanā iesaistītos uzņēmumos, litija jonu ražotājos vai netiešā ekspozīcijā ar litija metālu ražotāju starpniecību var palīdzēt uzlabot portfeļa darbību nākotnē. ( Plašāku informāciju skatiet sadaļā Ieguldīšana nākamajā megatrendā: litijs .)