Νέες επενδυτικές ευκαιρίες τεχνολογίας μπαταριών

Καθώς η ζήτηση για φορητούς υπολογιστές και ηλεκτρικά αυτοκίνητα αυξάνεται, οι περιορισμοί της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών δημιουργούν εμπόδιο. Επινοήθηκε τη δεκαετία του 1790 από τον Ιταλό φυσικό Αλεσάντρο Βόλτα, η ηλεκτρική μπαταρία υπήρξε ο άξονας εργασίας πολλών συσκευών, συσκευών και μηχανών.

Καθώς οι καταναλωτικές συσκευές έχουν γίνει μικρότερες και η αδιάκοπη χρήση τους πριν από την επαναφόρτιση είναι πιο σημαντική, αυτό έχει γίνει επίσης όλο και πιο σημαντικό για τις μπαταρίες να γίνουν μικρογραφίες και περισσότερη ενέργεια αποτελεσματικός. Αυτό, ωστόσο, αποδείχθηκε ότι είναι ένα τεχνολογικό εμπόδιο που, αν ξεπεραστεί, θα είναι μια σημαντική και κερδοφόρα εξέλιξη για την αυριανή οικονομία υψηλής τεχνολογίας.

Τεχνολογία μπαταρίας

Όλες οι ηλεκτρικές μπαταρίες βασίζονται στη θεμελιώδη χημική αντίδραση της αναγωγής και της οξείδωσης (οξειδοαναγωγή) που μπορεί να συμβεί μεταξύ δύο διαφορετικών υλικών. Αυτές οι αντιδράσεις φυλάσσονται σε κλειστό και σφραγισμένο δοχείο. Η κάθοδος, ή θετικός ακροδέκτης μειώνεται από την άνοδο, ή αρνητικό τερματικό, όπου συμβαίνει οξείδωση. Η κάθοδος και η άνοδος χωρίζονται φυσικά από έναν ηλεκτρολύτη που επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να ρέουν εύκολα από το ένα τερματικό στο άλλο. Αυτή η ροή ηλεκτρονίων προκαλεί ένα ηλεκτρικό δυναμικό, το οποίο επιτρέπει ένα ηλεκτρικό ρεύμα όταν ολοκληρωθεί ένα κύκλωμα.

Μπαταρίες μιας χρήσης (γνωστές ως κύριες μπαταρίες), όπως τα κύτταρα μεγέθους ΑΑ και ΑΑΑ που παράγονται από εταιρείες όπως η Energizer (ENR), βασίζονται σε μια τεχνολογία που δεν ευνοεί τις σύγχρονες εφαρμογές. Πρώτον, δεν είναι επαναφορτιζόμενα. Αυτές οι λεγόμενες αλκαλικές μπαταρίες χρησιμοποιούν μια κάθοδο διοξειδίου του μαγγανίου και μια άνοδο ψευδαργύρου, που διαχωρίζονται με έναν 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 ηλεκτρισμό. Σταδιακά, τα υποπροϊόντα αντίδρασης συσσωρεύονται στον ηλεκτρολύτη και η ποσότητα ψευδαργύρου που απομένει να οξειδωθεί μειώνεται. Τελικά, η μπαταρία πεθαίνει. Αυτές οι μπαταρίες συνήθως παρέχουν 1,5 βολτ ηλεκτρικής ενέργειας και μπορούν να ρυθμιστούν κατά σειρά για να αυξήσουν αυτό το ποσό. Για παράδειγμα, δύο μπαταρίες AA σε σειρά παρέχουν τρία βολτ ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες (γνωστές ως δευτερεύουσες μπαταρίες) λειτουργούν με τον ίδιο σχεδόν τρόπο, χρησιμοποιώντας μια αντίδραση οξείδωσης μείωσης μεταξύ δύο υλικών, αλλά επιτρέπουν επίσης στην αντίδραση να ρέει αντίστροφα. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες στην αγορά σήμερα είναι τα ιόντα λιθίου (LiOn), αν και διάφορες άλλες τεχνολογίες δοκιμάστηκαν επίσης στην αναζήτηση μιας λειτουργικής επαναφορτιζόμενης μπαταρίας, συμπεριλαμβανομένου του υδριδίου νικελίου-μετάλλου (NiMH) και νικελίου-καδμίου (NiCd).

Οι NiCd ήταν οι πρώτες εμπορικά διαθέσιμες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες για μαζική χρήση στην αγορά, αλλά υπέφεραν από την ικανότητα μόνο για περιορισμένο αριθμό επαναφορτίσεων. Το NiMH αντικατέστησε τις μπαταρίες NiCd και ήταν σε θέση να φορτίζει πιο συχνά. Δυστυχώς, είχαν πολύ μικρή διάρκεια ζωής, οπότε αν δεν χρησιμοποιούνταν αμέσως μετά την παραγωγή τους, θα μπορούσαν να είναι αναποτελεσματικά. Οι μπαταρίες LiOn έλυσαν αυτά τα προβλήματα μπαίνοντας σε ένα μικρό δοχείο, έχοντας μεγάλη διάρκεια ζωής και επιτρέποντας πολλές φορτίσεις. Όμως, οι μπαταρίες LiOn δεν είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, όπως κινητές συσκευές και φορητοί υπολογιστές. Αυτές οι μπαταρίες είναι πολύ ακριβότερες από τις αλκαλικές μπαταρίες μιας χρήσης και συνήθως δεν διατίθενται στα παραδοσιακά μεγέθη ΑΑ, ΑΑΑ, Γ, Δ κλπ.

Ο τελευταίος τύπος επαναφορτιζόμενων μπαταριών που γνωρίζουν οι περισσότεροι είναι οι υγρές μπαταρίες μολύβδου-οξέος, που χρησιμοποιούνται συχνότερα ως μπαταρίες αυτοκινήτων. Αυτές οι μπαταρίες μπορούν να παρέχουν πολλή ισχύ (όπως όταν ξεκινάτε με κρύο αυτοκίνητο), αλλά περιέχουν επικίνδυνα υλικά, όπως μόλυβδο και θειικό οξύ, το οποίο χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Αυτοί οι τύποι μπαταριών πρέπει να απορρίπτονται με προσοχή ώστε να μην μολύνουν το περιβάλλον ή να προκαλέσουν σωματική βλάβη σε όσους τις χειρίζονται.

Ο στόχος της τρέχουσας τεχνολογίας μπαταριών είναι να δημιουργήσει μια μπαταρία που να ταιριάζει ή να βελτιώνει την απόδοση των μπαταριών LiOn, αλλά χωρίς το μεγάλο κόστος που σχετίζεται με την παραγωγή τους. Μέσα στην οικογένεια των ιόντων λιθίου, οι προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί στην προσθήκη επιπλέον συστατικών για την αύξηση της αποτελεσματικότητας της μπαταρίας μειώνοντας παράλληλα την τιμή. Για παράδειγμα, λιθιο-κοβαλτιο Οι ρυθμίσεις (LiCoO2) βρίσκονται τώρα σε πολλά κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και φορετά προϊόντα. Λιθιο-μαγγάνιο Τα κύτταρα (LiMn2O4) χρησιμοποιούνται συχνότερα για ηλεκτρικά εργαλεία, ιατρικά όργανα και ηλεκτρικούς κινητήρες, όπως αυτά που βρίσκονται σε ηλεκτρικά οχήματα.

Προς το παρόν, υπάρχουν ομάδες που διευθύνουν έρευνα και ανάπτυξη για αύξηση της απόδοσης των μπαταριών με βάση το λίθιο. Λίθιο-αέρας Οι μπαταρίες (Li-Air) είναι μια συναρπαστική νέα εξέλιξη που θα μπορούσε να επιτρέψει πολύ μεγαλύτερη χωρητικότητα αποθήκευσης ενέργειας-έως και 10 φορές περισσότερο χωρητικότητα από μια τυπική μπαταρία LiOn. Αυτές οι μπαταρίες θα "αναπνέουν" κυριολεκτικά τον αέρα χρησιμοποιώντας ελεύθερο οξυγόνο για να οξειδώσουν την άνοδο. Ενώ αυτή η τεχνολογία φαίνεται πολλά υποσχόμενη, υπάρχουν πολλά τεχνολογικά προβλήματα, συμπεριλαμβανομένης της γρήγορης συσσώρευσης υποπροϊόντα που μειώνουν την απόδοση και το πρόβλημα του «ξαφνικού θανάτου» στο οποίο η μπαταρία παύει να λειτουργεί χωρίς προειδοποίηση.

Οι μπαταρίες λιθίου-μετάλλου είναι επίσης μια εντυπωσιακή εξέλιξη, υπόσχονται σχεδόν τέσσερις φορές περισσότερη ενεργειακή απόδοση από την τρέχουσα τεχνολογία μπαταριών ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Αυτός ο τύπος μπαταρίας είναι επίσης πολύ λιγότερο δαπανηρός για παραγωγή, γεγονός που θα μειώσει το κόστος των προϊόντων που τις χρησιμοποιούν. Ωστόσο, τα ζητήματα ασφάλειας αποτελούν μείζονα ανησυχία, καθώς αυτές οι μπαταρίες μπορούν να υπερθερμανθούν, να προκαλέσουν φωτιά ή να εκραγούν εάν καταστραφούν. Άλλες νέες τεχνολογίες που επεξεργάζονται περιλαμβάνουν το λίθιο-θείο και το πυρίτιο-άνθρακα, αλλά αυτά τα κύτταρα βρίσκονται ακόμη στις πρώτες φάσεις της έρευνας και δεν είναι ακόμη εμπορικά βιώσιμα. Υπάρχουν επίσης πολλές εξελίξεις που συμβαίνουν γύρω από τις ηλιακές μπαταρίες.

Επένδυση στην τεχνολογία μπαταριών

Εάν και όταν η τεχνολογία της μπαταρίας απογειωθεί σε αυτές τις συναρπαστικές νέες κατευθύνσεις, θα μειώσει το κόστος παραγωγή για ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και για ηλεκτρικά οχήματα όπως αυτά που παράγονται από την Tesla Motors (TSLA). Η Tesla ανακοίνωσε πρόσφατα την κατασκευή ενός «gigafactory«όχι μόνο να παράγει περισσότερα οχήματα αλλά και να παράγει τις δικές του μπαταρίες LiOn στο σπίτι, σε συνδυασμό με τον ιαπωνικό κολοσσό ηλεκτρονικών ειδών Panasonic (ADR: PCRFY). Λαμβάνοντας το πρόβλημα παραγωγής μπαταρίας στα χέρια τους, η Tesla μπορεί να έχει βρει έναν εξαιρετικό τρόπο για να αποκτήσει επενδυτική έκθεση τόσο στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα όσο και στην τεχνολογία μπαταριών.

Η αγορά της τεχνολογίας μπαταριών είναι κάπως μυωπική με τις νέες τεχνολογίες, τις εξελίξεις και τις συνεργασίες να εκτοξεύουν τον κλάδο. Visiongain's "Κορυφαίες 20 αναφορές εταιρειών κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου 2018”Παρέχει μεγάλη εικόνα για την αγορά τεχνολογίας μπαταριών και τους κορυφαίους κατασκευαστές της. Οι εταιρείες στην έκθεση περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

•  A123 Systems Inc.
•  Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
•  Aviation Industry Corporation of China (AVIC)
•  BYD Company Ltd.
•  CBAK Energy Technology Inc.
•  Comtemporary 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
•  Ασφαλείς μπαταρίες
•  Samsung SDI Co. Ltd.
•  TDK Corporation/Amperes Technology Ltd (ATL)
•  Tesla Inc.
•  Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd.
•  Tianneng Power International Ltd
•  Toshiba Corporation

Άλλα αξιοσημείωτα ονόματα στη βιομηχανία μπαταριών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Arotech Corp (ARTX) αναπτύσσει και διανέμει μπαταρίες λιθίου και ψευδαργύρου-αέρα και μετρά τον στρατό των ΗΠΑ μεταξύ των πελατών του.
• PolyPore Inc. (ΔΕΗ) παράγει εξαιρετικά εξειδικευμένες μπαταρίες πολυμερών λιθίου κυρίως για βιομηχανικές και ιατρικές χρήσεις.
• Η Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) είναι μια εταιρεία εναλλακτικής ενέργειας που κατέχει την πλειοψηφία κοινοπραξία με την Delphi Automotive (DLPH) για τη δημιουργία λύσεων μπαταρίας για ηλεκτρικά οχήματα.
• Η Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) είναι μια βρετανική εταιρεία που αξιοποιεί τη νανοτεχνολογία και το υλικό γραφένιο για την παραγωγή, μεταξύ άλλων, μπαταριών με βάση γραφένιο.
• Το Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) διεξάγει επίσης έρευνα για εφαρμογές που βασίζονται σε γραφένιο.
• Το EnerSys είναι ένα καθαρό παιχνίδι στις μπαταρίες. Αυτή τη στιγμή είναι ο μεγαλύτερος κατασκευαστής βιομηχανικών μπαταριών παγκοσμίως.

Υπάρχει επίσης το Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). αυτό το ETF επιδιώκει να παρακολουθήσει τον Solactive Global Lithium Index και παρέχει έκθεση σε ένα διαφοροποιημένο χαρτοφυλάκιο εισηγμένων στο χρηματιστήριο εταιρείες που επικεντρώνονται κυρίως στο λίθιο, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης λιθίου, της διύλισης του λιθίου και της χρήσης του λιθίου σε μπαταρίες παραγωγή. Οι κορυφαίες συμμετοχές στο LIT ETF από τον Οκτώβριο του 2018 περιελάμβαναν τα ακόλουθα:

• 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 ενέργεια ήταν πάντα σημαντικές στη σύγχρονη εποχή. Ωστόσο, με την εμφάνιση των φορητών υπολογιστών και των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, η σημασία τους θα συνεχίσει να αυξάνεται. Αυτή τη στιγμή, για παράδειγμα, τα πακέτα μπαταρίας αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ του κόστους ενός αυτοκινήτου Tesla.

Λόγω της αυξανόμενης σημασίας τους, η έρευνα για νεότερες και καλύτερες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες αποκτά δυναμική. Οι μπαταρίες λιθίου-αέρα και λιθίου-μετάλλου μπορεί να αποδειχθούν η πρόοδος που έχει σημασία. Εάν αυτές οι τεχνολογίες τελικά αποδώσουν, επενδύοντας σε μεγάλες εταιρείες που ασχολούνται με την παραγωγή μπαταριών, σε καθαρό παιχνίδι Οι κατασκευαστές ιόντων λιθίου ή η έμμεση έκθεση μέσω παραγωγών μετάλλων λιθίου μπορούν να βοηθήσουν στην ενίσχυση του μέλλοντος ενός χαρτοφυλακίου εκτέλεση.