Uudet akkuteknologian investointimahdollisuudet

Mobiilitietokoneiden ja täyssähköisten autojen kysynnän kasvaessa nykyisen akkutekniikan rajoitukset ovat este. Keksitty italialaisen fyysikon Alessandro Voltan 1790 -luvulla sähköakku on ollut lukuisten laitteiden, laitteiden ja koneiden työhevonen.

Koska kuluttajalaitteet ovat pienentyneet ja niiden keskeytymätön käyttö ennen lataamista on tärkeämpää, se on myös tullut yhä tärkeämmäksi, jotta paristoista tulee sekä pieniä että enemmän energiaa tehokas. Tämä on kuitenkin osoittautunut teknologiseksi esteeksi, jonka ylittäminen on tärkeä ja kannattava kehitys huomisen huipputeknologian taloudelle.

Akkutekniikka

Kaikki sähköakut perustuvat pelkistyksen ja hapettumisen (redoksin) peruskemialliseen reaktioon, joka voi tapahtua kahden eri materiaalin välillä. Nämä reaktiot pidetään suljetussa ja suljetussa astiassa. Katodi tai positiivinen terminaali pienenee anodilla tai negatiivisella liittimellä, jossa tapahtuu hapettumista. Katodi ja anodi erotetaan fyysisesti elektrolyytillä, jonka avulla elektronit voivat helposti virrata liittimestä toiseen. Tämä elektronien virtaus aiheuttaa sähköpotentiaalin, joka mahdollistaa sähkövirran, kun piiri on valmis.

Kertakäyttöiset kuluttajaparistot (tunnetaan nimellä primaariparistot), kuten AA- ja AAA-kokoiset kennot, jotka ovat tuottaneet Energizer (esim.ENR), luottaa tekniikkaan, joka ei edistä nykyaikaisia ​​sovelluksia. Ensinnäkin ne eivät ole ladattavia. Nämä niin kutsutut alkaliparistot käyttävät mangaanidioksidikatodia ja sinkkianodia, jotka on erotettu laimealla kaliumdioksidielektrolyytillä. Elektrolyytti hapettaa anodissa olevan sinkin, kun taas katodissa oleva mangaanidioksidi reagoi hapettuneiden sinkki -ionien kanssa muodostaen sähköä. Vähitellen reaktion sivutuotteet kerääntyvät elektrolyyttiin ja hapetettavan sinkin määrä vähenee. Lopulta akku tyhjenee. Nämä paristot tuottavat tyypillisesti 1,5 volttia sähköä, ja ne voidaan järjestää sarjamuotoisesti lisäämään tätä määrää. Esimerkiksi kaksi AA -paristoa sarjassa tuottaa kolme volttia sähköä.

Ladattavat paristot (tunnetaan nimellä toissijaiset paristot) toimivat suunnilleen samalla tavalla hyödyntämällä kahden materiaalin välistä pelkistyshapetusreaktiota, mutta ne antavat myös reaktion kulkea päinvastaisesti. Nykyään markkinoiden yleisimmin käytettävät ladattavat akut ovat litium-ioni (LiOn), vaikka useita muita tekniikoita kokeiltiin myös etsimään toimivaa ladattavaa akkua, mukaan lukien nikkelimetallihydridi (NiMH) ja nikkeli-kadmium (NiCd).

NiCd olivat ensimmäiset kaupallisesti saatavilla olevat ladattavat akut massamarkkinoille, mutta ne kykenivät lataamaan vain rajoitetun määrän latauksia. NiMH korvasi NiCd -akut ja niitä voitiin ladata useammin. Valitettavasti niiden säilyvyysaika oli hyvin lyhyt, joten jos niitä ei käytetä pian valmistuksen jälkeen, ne voivat olla tehottomia. LiOn -akut ratkaisivat nämä ongelmat toimittamalla pienen säiliön, pitkä säilyvyysaika ja mahdollistavat monet lataukset. LiOn -akkuja ei kuitenkaan käytetä yleisimmin kulutuselektroniikassa, kuten mobiililaitteissa ja kannettavissa tietokoneissa. Nämä paristot ovat paljon kalliimpia kuin kertakäyttöiset alkaliparistot, eivätkä ne yleensä tule AA, AAA, C, D jne.

Viimeinen ladattavien akkujen tyyppi, jonka useimmat ihmiset tuntevat, on nestemäiset lyijyakut, joita käytetään yleisimmin auton akkuina. Nämä akut voivat tuottaa paljon virtaa (kuten auton kylmäkäynnistyksen yhteydessä), mutta sisältävät vaarallisia aineita, kuten lyijyä ja elektrolyyttinä käytettävää rikkihappoa. Tällaiset paristot on hävitettävä varoen, jotta ne eivät saastuta ympäristöä tai aiheuta fyysistä vahinkoa niitä käsitteleville henkilöille.

Nykyisen akkuteknologian tavoitteena on luoda akku, joka vastaa tai parantaa LiOn -akkujen suorituskykyä, mutta ilman niiden tuottamiseen liittyviä suuria kustannuksia. Litiumioniperheessä on keskitytty lisäaineiden lisäämiseen akun tehokkuuden lisäämiseksi samalla, kun alennetaan hintalappua. Esimerkiksi, litium-koboltti (LiCoO2) -järjestelyjä löytyy nyt monista matkapuhelimista, kannettavista tietokoneista, digitaalikameroista ja puettavista tuotteista. Litium-mangaani (LiMn2O4) -kennoja käytetään yleisimmin sähkötyökaluihin, lääketieteellisiin instrumentteihin ja sähköisiin voimansiirtoihin, kuten sähköajoneuvoihin.

Tällä hetkellä joukkueita johtaa tutkimus ja kehitys litiumpohjaisten akkujen suorituskyvyn parantamiseksi. Litium-ilma (Li-Air) -akut ovat jännittävä uusi kehitys, joka voi mahdollistaa paljon suuremman energian varastointikapasiteetin-jopa 10 kertaa enemmän kapasiteettia kuin tavallinen LiOn -akku. Nämä akut kirjaimellisesti "hengittäisivät" ilmaa käyttämällä vapaata happea anodin hapettamiseen. Vaikka tämä tekniikka vaikuttaa lupaavalta, on olemassa useita teknisiä ongelmia, mukaan lukien nopea rakentaminen suorituskykyä heikentäviä sivutuotteita ja "äkillisen kuoleman" ongelma, jossa akku lakkaa toimimasta ilman Varoitus.

Litium-metalli-akut ovat myös vaikuttava kehitys, ja ne lupaavat lähes neljä kertaa enemmän energiatehokkuutta kuin nykyinen sähköautojen akkutekniikka. Tämän tyyppisten akkujen valmistus on myös paljon halvempaa, mikä alentaa niitä käyttävien tuotteiden kustannuksia. Turvallisuusongelmat ovat kuitenkin suuri huolenaihe, koska nämä paristot voivat ylikuumentua, aiheuttaa tulipalon tai räjähtää, jos ne vahingoittuvat. Muita kehitettäviä uusia tekniikoita ovat litium-rikki ja pii-hiili, mutta nämä solut ovat vielä tutkimuksen alkuvaiheessa eivätkä ole vielä kaupallisesti kannattavia. Aurinkokäyttöisten paristojen ympärillä tapahtuu myös useita kehityssuuntia.

Investointi akkuteknologiaan

Jos ja kun akkutekniikka nousee näihin uusiin jännittäviin suuntiin, se alentaa kustannuksia kulutuselektroniikan ja Tesla Motorsin kaltaisten sähköajoneuvojen tuotanto (TSLA). Tesla ilmoitti hiljattain rakentavansajättitehdas'' paitsi ajoneuvojen lisäämiseksi, myös omien LiOn -akkujen valmistamiseksi kotona yhdessä japanilaisen elektroniikkajätin Panasonicin kanssa (ADR: PCRFY). Ottamalla akuntuotanto -ongelman omiin käsiinsä Tesla on saattanut löytää loistavan tavan saada sijoituksia sekä sähköautoille että akkutekniikalle.

Akkuteknologiamarkkinat ovat hieman likinäköisiä uusien tekniikoiden, kehitystyön ja kumppanuuksien kanssa. Visioin "Top 20 litiumioniakkujen valmistajien raportti 2018”Tarjoaa paljon tietoa akkuteknologiamarkkinoista ja niiden huippuvalmistajista. Raporttiin sisältyvät seuraavat yritykset:

•  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 High-tech Power Energy Co., Ltd
•  Hitachi Chemical Co., Ltd.
•  Johnson Controls International Plc.
•  LG Chem
•  Microvast Inc.
•  Panasonic Corporation
•  Saft -paristot
•  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

Muita merkittäviä nimiä akkuteollisuudessa ovat seuraavat:

• Arotech Corp (ARTX) kehittää ja jakelee litium- ja sinkki-ilma-akkuja ja laskee Yhdysvaltain armeijan asiakkaidensa keskuuteen.
• PolyPore Inc. (PPO) valmistaa erikoistuneita litiumpolymeeriakkuja pääasiassa teolliseen ja lääketieteelliseen käyttöön.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) on vaihtoehtoisia energiayhtiöitä, joilla on enemmistöomistus yhteisyritys Delphi Automotiven kanssa (DLPH) akkuratkaisujen luomiseksi sähköajoneuvoille.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) on brittiläinen yritys, joka hyödyntää nanoteknologiaa ja grafeenimateriaalia muun muassa grafeenipohjaisten akkujen tuottamiseen.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) tekee myös tutkimusta grafeenipohjaisille sovelluksille.
• EnerSys on a puhdasta leikkiä paristojen päällä. Se on tällä hetkellä maailman suurin teollisuusakkujen valmistaja.

Siellä on myös Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). Tämä ETF pyrkii seuraamaan Solactive Global Lithium Index -indeksiä ja tarjoaa altistumisen hajautetulle julkisen kaupankäynnin salkulle yritykset, jotka keskittyvät pääasiassa litiumiin, mukaan lukien litiumin louhinta, litiumin jalostus ja litiumin käyttö akussa tuotantoa. LIT ETF: n suurimmat sijoitukset lokakuussa 2018 olivat seuraavat:

• 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%

Bottom Line

Virta -akut ovat aina olleet tärkeitä nykyaikana. Kuitenkin mobiilitietokoneiden ja sähköautojen myötä niiden merkitys vain kasvaa. Esimerkiksi tällä hetkellä akut muodostavat yli puolet Teslan auton kustannuksista.

Koska niiden merkitys kasvaa, uusien ja parempien ladattavien akkujen tutkimus on saamassa vauhtia. Litium-ilma- ja litium-metalli-akut voivat osoittautua edistysaskeleiksi. Jos nämä tekniikat lopulta tuottavat tulosta, sijoittaminen suuriin yrityksiin, jotka osallistuvat akuntuotantoon, pelkkään pelaamiseen litiumionivalmistajat tai epäsuora altistuminen litiummetallivalmistajien kautta voivat auttaa vahvistamaan salkun tulevaisuutta esitys.