Nové investiční příležitosti pro technologii baterií

Se zvyšující se poptávkou po mobilních počítačích a plně elektrických automobilech představuje omezení současné technologie baterií překážku. Elektrická baterie, kterou vynalezl italský fyzik Alessandro Volta v 90. letech minulého století, byla pracovním kůlem mnoha přístrojů, zařízení a strojů.

Protože se spotřební zařízení zmenšila a jejich nepřetržité používání před nabitím bylo stále důležitější, je také stále důležitější, aby baterie byly miniaturizované a energeticky účinnější. Ukázalo se však, že se jedná o technologickou překážku, která, pokud bude překonána, bude důležitým a ziskovým vývojem pro zítřejší špičkovou ekonomiku.

Technologie baterií

Všechny elektrické baterie se spoléhají na základní chemickou reakci redukce a oxidace (redox), ke které může dojít mezi dvěma různými materiály. Tyto reakce jsou uloženy v uzavřené a uzavřené nádobě. Katoda nebo pozitivní terminál je redukován anodou nebo negativním terminálem, kde dochází k oxidaci. Katoda a anoda jsou fyzicky odděleny elektrolytem, ​​který umožňuje elektronům snadno proudit z jednoho terminálu na druhý. Tento tok elektronů způsobuje elektrický potenciál, který umožňuje elektrický proud po dokončení obvodu.

Jednorázové spotřební baterie (známé jako primární baterie), jako jsou články velikosti AA a AAA vyráběné společnostmi jako Energizer (ENR), spoléhají na technologii, která nepřispívá k moderním aplikacím. Za prvé, nejsou dobíjecí. Tyto tzv. Alkalické baterie využívají katodu oxidu manganičitého a zinkové anody, oddělené zředěným elektrolytem oxidu draselného. Elektrolyt oxiduje zinek v anodě, zatímco oxid manganičitý v katodě reaguje s oxidovanými ionty zinku za vzniku elektřiny. Postupně se v elektrolytu hromadí reakční vedlejší produkty a množství zinku, které zbývá oxidovat, se snižuje. Baterie nakonec zemře. Tyto baterie obvykle poskytují 1, 5 V elektřiny a mohou být uspořádány sériovým způsobem, aby se toto množství zvýšilo. Například dvě AA baterie v sérii poskytují tři volty elektřiny.

Dobíjecí baterie (známé jako sekundární baterie) pracují téměř stejným způsobem, využívají redukční oxidační reakce mezi dvěma materiály, ale také umožňují reakci protékat opačně. Nejběžněji používanými dobíjecími bateriemi na současném trhu jsou lithium-iontové (LiOn), ačkoli při hledání funkční dobíjecí baterie byly vyzkoušeny i různé další technologie, včetně hydridu nikel-kovového (NiMH) a nikl-kadmia (NiCd).

NiCd byly první komerčně dostupné dobíjecí baterie pro hromadné použití na trhu, ale utrpěly pouze omezeným počtem dobití. NiMH nahradil NiCd baterie a bylo možné je nabíjet častěji. Bohužel měli velmi krátkou trvanlivost, takže pokud by nebyly použity brzy poté, co byly vyrobeny, mohly by být neúčinné. LiOn baterie vyřešily tyto problémy přijetím do malé nádoby, s dlouhou životností a umožněním mnoha nabíjení. Baterie LiOn však nejsou ve spotřební elektronice nejčastěji používány, jako jsou mobilní zařízení a přenosné počítače. Tyto baterie jsou mnohem dražší než jednorázové alkalické baterie a obvykle nejsou dodávány v tradičních velikostech AA, AAA, C, D atd. (Viz také: Zásoby lithium-iontových baterií .)

Posledním typem dobíjecích baterií, které většina lidí zná, jsou tekuté olověné baterie, nejčastěji používané jako autobaterie. Tyto baterie mohou poskytovat hodně energie (jako při studeném startu automobilu), ale obsahují nebezpečné materiály, včetně olova a kyseliny sírové, která se používá jako elektrolyt. Tyto druhy baterií musí být zlikvidovány opatrně, aby neznečišťovaly životní prostředí ani nezpůsobovaly fyzické škody osobám, které s nimi manipulují.

Cílem současné technologie baterií je vytvořit baterii, která bude odpovídat nebo zlepšit výkon LiOn baterií, ale bez vysokých nákladů spojených s jejich výrobou. V rámci lithium-iontové rodiny bylo úsilí zaměřeno na přidávání dalších složek, aby se zvýšila účinnost baterie při současném snížení cenovky. Například uspořádání lithium-kobalt (LiCoO2) se nyní nachází v mnoha mobilních telefonech, notebookech, digitálních fotoaparátech a nositelných výrobcích. Lithium-manganové (LiMn2O4) články se nejčastěji používají pro elektrické nářadí, lékařské nástroje a elektrické hnací ústrojí, jako jsou ty, které se nacházejí v elektrických vozidlech. (Více viz: Proč jsou Tesla Cars tak drahé? )

V současné době existují týmy provádějící výzkum a vývoj pro zvýšení výkonu lithiových baterií. Lithium-vzduchové (Li-Air) baterie jsou vzrušujícím novým vývojem, který by mohl umožnit mnohem větší kapacitu skladování energie - až 10krát větší kapacitu než typická LiOn baterie. Tyto baterie by doslova „dýchaly“ vzduch pomocí volného kyslíku k oxidaci anody. I když se tato technologie jeví jako slibná, existuje řada technologických problémů, včetně rychlého nárůstu vedlejších produktů snižujících výkon a problému „náhlé smrti“, při níž baterie bez varování přestane fungovat.

Lithium-kovové baterie jsou také působivým vývojem, který slibuje téměř čtyřikrát vyšší energetickou účinnost než současná technologie bateriových elektrických aut. Výroba tohoto typu baterií je také mnohem levnější, což sníží náklady na výrobky, které je používají. Problémy s bezpečností však představují hlavní problém, protože tyto baterie se mohou v případě poškození přehřát, způsobit požár nebo explodovat. Mezi další nové technologie, na nichž se pracuje, patří lithium-síra a křemík-uhlík, ale tyto buňky jsou stále v raných fázích výzkumu a dosud nejsou komerčně životaschopné. Existuje také několik vývojových trendů týkajících se solárních baterií.

Investice do technologie baterií

Pokud a když se technologie baterií rozjede v těchto vzrušujících nových směrech, sníží se výrobní náklady na spotřební elektroniku a na elektrická vozidla, jako jsou vozidla vyráběná společností Tesla Motors (TSLA). Tesla nedávno oznámila výstavbu „gigafactory“, která nejen vyrábí více vozidel, ale také vyrábí vlastní LiOn baterie v domě, ve spojení s japonským elektronickým gigantem Panasonic (ADR: PCRFY). Tím, že společnost Tesla vzala problém s výrobou baterií do svých rukou, možná našla skvělý způsob, jak získat investiční expozici jak pro elektromobily, tak pro technologie baterií. (Viz také: Přehrávání hybridní baterie .)

Trh s technologií baterií je poněkud krátkozraký, protože nové technologie, vývoj a partnerství katapultují průmysl vpřed. Zpráva společnosti Visiongain „Top 20 Lithium-Ion Battery Manufacturing Companies Report 2018“ poskytuje velký přehled o trhu s technologiemi baterií a jejími špičkovými výrobci. Společnosti ve zprávě zahrnují následující:

• A123 Systems Inc.
• Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
• Čínská letecká průmyslová korporace (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
• Bezpečné baterie
• 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

Jiné pozoruhodné názvy v průmyslu baterií zahrnují následující:

• Arotech Corp (ARTX) vyvíjí a distribuuje lithiové a zinkové vzduchové baterie a počítá mezi své zákazníky americkou armádu.
• PolyPore Inc. (PPO) vyrábí vysoce specializované lithiové polymerní baterie hlavně pro průmyslové a lékařské použití.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) je alternativní energetická společnost, která má majoritní společný podnik s Delphi Automotive (DLPH), aby vytvořila bateriová řešení pro elektrická vozidla.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) je britská společnost využívající nanotechnologie a materiálový grafen k výrobě mimo jiné baterií na bázi grafenu.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) také provádí výzkum aplikací založených na grafenu.
• EnerSys je čistá hra na bateriích. V současné době je největším výrobcem průmyslových baterií na světě.

K dispozici je také Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). tento ETF se snaží sledovat Solactive Global Lithium Index a vystavuje diverzifikované portfolio veřejně obchodovaných společností, které se zaměřují především na lithium, včetně těžby lithia, rafinace lithia a použití lithia při výrobě baterií. Nejvyšší podíly v LIT ETF od října 2018 zahrnovaly následující:

• 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%

Sečteno a podtrženo

Baterie pro napájení byly vždy důležité v moderní době. S příchodem mobilních počítačů a elektrických automobilů však jejich význam bude nadále růst. Právě teď představují například baterie akumulátorů více než polovinu nákladů na automobil Tesla. (Viz také: Jaký je nejlepší způsob, jak se vystavit elektrickým automobilům při investování do automobilového průmyslu? )

Díky jejich rostoucímu významu nabývá na síle výzkum nových a lepších dobíjecích baterií. Lithium-vzduch a lithium-kovové baterie se mohou ukázat jako pokrok, na čem záleží. Pokud se tyto technologie nakonec vyplatí, investice do velkých společností zapojených do výroby baterií, do výrobců lithium-iontů s čistou hrou nebo do nepřímé expozice prostřednictvím výrobců lithiových kovů mohou pomoci posílit budoucí výkonnost portfolia. ( Více viz: Investice do příštího megatrendu: Lithium .)