Nowe możliwości inwestycyjne w technologii akumulatorowej

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na komputery mobilne i samochody elektryczne, ograniczenia obecnej technologii akumulatorowej stanowią przeszkodę. Wynaleziony w 1790 roku przez włoskiego fizyka Alessandro Volta, akumulator elektryczny był koniem wielu gadżetów, urządzeń i maszyn.

Ponieważ urządzenia konsumenckie stały się mniejsze, a ich nieprzerwane użytkowanie przed ponownym ładowaniem staje się coraz ważniejsze, coraz ważniejsze staje się również miniaturyzowanie akumulatorów i zwiększanie wydajności energetycznej. Okazało się to jednak technologiczną przeszkodą, która, jeśli zostanie przekroczona, będzie ważnym i zyskownym rozwojem dla gospodarki opartej na zaawansowanych technologiach.

Technologia akumulatorów

Wszystkie akumulatory elektryczne opierają się na podstawowej reakcji chemicznej redukcji i utleniania (redoks), która może zachodzić między dwoma różnymi materiałami. Reakcje te są umieszczone w zamkniętym i szczelnym pojemniku. Katoda lub biegun dodatni jest redukowany przez anodę lub biegun ujemny, w którym zachodzi utlenianie. Katoda i anoda są fizycznie oddzielone elektrolitem, który umożliwia elektronom swobodny przepływ z jednego terminala na drugi. Ten przepływ elektronów powoduje potencjał elektryczny, który pozwala na przepływ prądu elektrycznego po zakończeniu obwodu.

Jednorazowe baterie konsumenckie (znane jako baterie pierwotne), takie jak ogniwa wielkości AA i AAA produkowane przez firmy takie jak Energizer (ENR), polegają na technologii, która nie sprzyja nowoczesnym zastosowaniom. Po pierwsze, nie można ich ładować. Te tak zwane baterie alkaliczne wykorzystują katodę z dwutlenku manganu i anodę cynkową, oddzielone rozcieńczonym elektrolitem z dwutlenku potasu. Elektrolit utlenia cynk w anodzie, podczas gdy dwutlenek manganu w katodzie reaguje z utlenionymi jonami cynku, wytwarzając elektryczność. Stopniowo w elektrolicie gromadzą się produkty uboczne reakcji, a ilość cynku pozostałego do utlenienia zmniejsza się. W końcu bateria umiera. Baterie te zwykle dostarczają 1, 5 wolta energii elektrycznej i można je układać szeregowo w celu zwiększenia tej ilości. Na przykład dwie baterie AA połączone szeregowo zapewniają trzy wolty prądu.

Akumulatory (znane jako akumulatory wtórne) działają w podobny sposób, wykorzystując reakcję utleniania redukcyjnego między dwoma materiałami, ale umożliwiają także przepływ reakcji w odwrotnym kierunku. Najczęściej stosowanymi obecnie akumulatorami na rynku są litowo-jonowe (LiOn), chociaż wypróbowano także różne inne technologie w poszukiwaniu praktycznych akumulatorów, w tym niklowo-wodorkowe (NiMH) i niklowo-kadmowe (NiCd).

NiCd były pierwszymi dostępnymi na rynku akumulatorami przeznaczonymi do masowego użytku, ale cierpiały na to, że były w stanie naładować tylko ograniczoną liczbę ładowań. NiMH zastąpiło akumulatory NiCd i można było je ładować częściej. Niestety miały bardzo krótki okres przydatności do spożycia, więc jeśli nie zostaną użyte wkrótce po wyprodukowaniu, mogą być nieskuteczne. Akumulatory LiOn rozwiązały te problemy, umieszczając je w małym pojemniku o długim okresie trwałości i pozwalającym na wiele ładowań. Ale baterie LiOn nie są najczęściej używane w elektronice użytkowej, takiej jak urządzenia mobilne i laptopy. Baterie te są znacznie droższe niż baterie alkaliczne jednorazowego użytku i zazwyczaj nie są dostępne w tradycyjnych rozmiarach AA, AAA, C, D itp. (Zobacz także: Akumulatory litowo-jonowe .)

Ostatnim typem akumulatorów, które zna większość ludzi, są płynne akumulatory ołowiowo-kwasowe, najczęściej stosowane jako akumulatory samochodowe. Baterie te mogą zapewnić dużą moc (jak podczas zimnego rozruchu samochodu), ale zawierają niebezpieczne materiały, w tym ołów i kwas siarkowy, który jest wykorzystywany jako elektrolit. Tego rodzaju baterie należy utylizować ostrożnie, aby nie zanieczyścić środowiska ani nie wyrządzić fizycznej szkody osobom, które się nimi posługują.

Obecna technologia akumulatorów ma na celu stworzenie akumulatora, który będzie pasował lub poprawi wydajność akumulatorów LiOn, ale bez dużych kosztów związanych z ich produkcją. W rodzinie litowo-jonowej starano się dodawać dodatkowe składniki w celu zwiększenia efektywności baterii przy jednoczesnym obniżeniu ceny. Na przykład układy litowo-kobaltowe (LiCoO2) znajdują się obecnie w wielu telefonach komórkowych, laptopach, aparatach cyfrowych i produktach do noszenia. Ogniwa litowo-manganowe (LiMn2O4) są najczęściej używane do elektronarzędzi, instrumentów medycznych i elektrycznych układów napędowych, takich jak te znajdujące się w pojazdach elektrycznych. (Aby uzyskać więcej informacji, zobacz: Dlaczego samochody Tesla są tak drogie? )

Obecnie istnieją zespoły prowadzące badania i rozwój w celu zwiększenia wydajności akumulatorów litowych. Baterie litowo-powietrzne (Li-Air) to ekscytujące nowe osiągnięcie, które może pozwolić na znacznie większą pojemność magazynowania energii - do 10 razy większą niż typowa bateria LiOn. Baterie te dosłownie „oddychałyby” powietrzem, wykorzystując wolny tlen do utlenienia anody. Chociaż technologia ta wydaje się obiecująca, istnieje wiele problemów technologicznych, w tym szybkie narastanie produktów ubocznych zmniejszających wydajność oraz problem „nagłej śmierci”, w którym akumulator przestaje działać bez ostrzeżenia.

Akumulatory litowo-metalowe to także imponujący rozwój, obiecujący prawie czterokrotnie wyższą efektywność energetyczną niż obecna technologia akumulatorów do samochodów elektrycznych. Ten typ baterii jest również znacznie tańszy w produkcji, co obniży koszty produktów, które z nich korzystają. Kwestie bezpieczeństwa stanowią jednak poważny problem, ponieważ akumulatory te mogą się przegrzać, spowodować pożar lub wybuchnąć w przypadku uszkodzenia. Inne nowe technologie, nad którymi pracujemy, to lit litowo-siarkowy i krzemowo-węglowy, ale ogniwa te są wciąż we wczesnych fazach badań i nie są jeszcze opłacalne. Istnieje również kilka zmian dotyczących akumulatorów zasilanych energią słoneczną.

Inwestowanie w technologię akumulatorową

Jeśli i kiedy technologia akumulatorów wystartuje w tych ekscytujących nowych kierunkach, obniży koszty produkcji elektroniki użytkowej i pojazdów elektrycznych, takich jak te produkowane przez Tesla Motors (TSLA). Niedawno Tesla ogłosiła budowę „gigafabryki”, która ma nie tylko produkować więcej pojazdów, ale także produkować własne akumulatory LiOn we współpracy z japońskim gigantem elektronicznym Panasonic (ADR: PCRFY). Biorąc sprawę produkcji baterii w swoje ręce, Tesla mogła znaleźć świetny sposób na uzyskanie ekspozycji inwestycyjnej zarówno na samochody elektryczne, jak i na technologię akumulatorową. (Zobacz też: Odtwarzanie baterii hybrydowych .)

Rynek technologii akumulatorów jest nieco krótkowzroczny, ponieważ nowe technologie, rozwój i partnerstwa przyspieszają rozwój branży. „20 największych firm produkujących akumulatory litowo-jonowe w 2018 r.” Firmy Visiongain zapewnia świetny wgląd w rynek technologii akumulatorów i jej najlepszych producentów. Firmy w raporcie obejmują:

• 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
• Baterie Saft
• 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

Inne znaczące nazwy w branży akumulatorów to:

• Arotech Corp (ARTX) opracowuje i dystrybuuje baterie litowe i cynkowo-powietrzne oraz zalicza wojsko USA do swoich klientów.
• PolyPore Inc. (PPO) produkuje wysoko wyspecjalizowane akumulatory litowo-polimerowe głównie do zastosowań przemysłowych i medycznych.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) to firma zajmująca się energią alternatywną, która posiada większościowe wspólne przedsięwzięcie z Delphi Automotive (DLPH) w celu stworzenia rozwiązań akumulatorowych do pojazdów elektrycznych.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) to brytyjska firma wykorzystująca nanotechnologię i grafen materiałowy do produkcji, między innymi, baterii na bazie grafenu.
• Zastosowane materiały grafenowe (OTCMKTS: APGMF) prowadzą również badania dla aplikacji opartych na grafenie.
• EnerSys to czysta gra na baterie. Jest obecnie największym producentem akumulatorów przemysłowych na świecie.

Istnieje również ETF (LIT) Global X Lithium & Battery Tech. ten ETF ma na celu śledzenie Solactive Global Lithium Index i zapewnia ekspozycję na zdywersyfikowany portfel spółek giełdowych, które koncentrują się głównie na licie, w tym wydobycie litu, rafinacja litu i wykorzystanie litu w produkcji akumulatorów. Najważniejsze udziały w ETF LIT od października 2018 r. Obejmowały:

• 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%

Dolna linia

Baterie zasilające zawsze były ważne w epoce nowożytnej. Jednak wraz z pojawieniem się komputerów mobilnych i samochodów elektrycznych ich znaczenie będzie nadal rosło. Na przykład obecnie akumulatory stanowią ponad połowę kosztów samochodu Tesli. (Zobacz też: Jaki jest najlepszy sposób na ekspozycję na samochody elektryczne przy inwestowaniu w sektorze motoryzacyjnym? )

Ze względu na ich rosnące znaczenie, badania nad nowszymi i lepszymi akumulatorami nabierają tempa. Akumulatory litowo-powietrzne i litowo-metalowe mogą okazać się postępem, który ma znaczenie. Jeśli technologie te ostatecznie się opłacą, inwestowanie w duże firmy zajmujące się produkcją akumulatorów, w producentów litowo-jonowych typu pure-play lub pośrednia ekspozycja za pośrednictwem producentów litowo-metalowych może pomóc w zwiększeniu przyszłych wyników portfela. ( Aby uzyskać więcej informacji, zobacz: Inwestowanie w następny megatrend: lit ).