Nye investeringsmuligheter for batteriteknologi

Når etterspørselen etter mobil databehandling og elektriske biler øker, gir begrensningene i dagens batteriteknologi en veisperring. Det elektriske batteriet ble oppfunnet på 1790-tallet av den italienske fysikeren Alessandro Volta, og har vært arbeidshesten til en rekke dingser, enheter og maskiner.

Etter hvert som forbrukerenheter er blitt mindre og uavbrutt bruk før de lades enda viktigere, har det også blitt stadig viktigere for batterier å bli både miniatyriserte og mer energieffektive. Dette har imidlertid vist seg å være et teknologisk hinder som, hvis overgått, vil være en viktig og lønnsom utvikling for morgendagens høyteknologiske økonomi.

Batteriteknologi

Alle elektriske batterier er avhengige av den grunnleggende kjemiske reaksjonen av reduksjon og oksidasjon (redoks) som kan oppstå mellom to forskjellige materialer. Disse reaksjonene blir plassert i en lukket og forseglet beholder. Katoden, eller den positive terminalen, reduseres med anoden, eller negativ terminal, der oksidering skjer. Katoden og anoden skilles fysisk av en elektrolytt som gjør at elektronene lett kan strømme fra en terminal til en annen. Denne strømmen av elektroner forårsaker et elektrisk potensial, som gir mulighet for en elektrisk strøm når en krets er fullført.

Engangsforbrukerbatterier (kjent som primærbatterier), som celler i AA- og AAA-størrelse produsert av selskaper som Energizer (ENR), er avhengige av en teknologi som ikke er gunstig for moderne applikasjoner. For en er de ikke oppladbare. Disse såkalte alkaliske batteriene bruker en mangandioksydkatode og en sinkanode, atskilt med en fortynnet kaliumdioksydelektrolytt. Elektrolytten oksiderer sink i anoden mens mangandioksyd i katoden reagerer med de oksiderte sinkionene for å skape elektrisitet. Etter hvert bygges reaksjonsbiprodukter opp i elektrolytten og mengden sink som blir igjen oksidert reduseres. Etter hvert dør batteriet. Disse batteriene gir vanligvis 1, 5 volt strøm og kan ordnes seriell for å øke den mengden. For eksempel gir to AA-batterier i serie tre volt strøm.

Oppladbare batterier (kjent som sekundære batterier) fungerer på samme måte og bruker en reduksjonsoksidasjonsreaksjon mellom to materialer, men de lar også reaksjonen flyte i revers. De mest brukte oppladbare batteriene på markedet i dag er litium-ion (LiOn), selv om forskjellige andre teknologier også ble prøvd i jakten på et brukbart oppladbart batteri, inkludert nikkel-metallhydrid (NiMH) og nikkel-kadmium (NiCd).

NiCd var de første kommersielt tilgjengelige oppladbare batteriene til massemarkedsbruk, men led av å være i stand til bare et begrenset antall ladinger. NiMH erstattet NiCd-batterier og kunne lades oftere. Dessverre hadde de en veldig kort holdbarhet, så hvis de ikke ble brukt like etter at de ble produsert, kunne de være ineffektive. LiOn-batterier løste disse problemene ved å komme i en liten beholder, ha lang holdbarhet og tillate mange ladinger. Men LiOn-batterier er ikke de mest brukte i forbrukerelektronikk som mobile enheter og bærbare datamaskiner. Disse batteriene er mye dyrere enn engangsbaserte alkaliske batterier og kommer vanligvis ikke i de tradisjonelle størrelsene AA, AAA, C, D etc. (Se også: Lithium Ion batterilager .)

Den siste typen oppladbare batterier som folk flest er kjent med, er flytende blysyre-batterier, oftest brukt som bilbatterier. Disse batteriene kan gi mye strøm (som ved kaldstart av en bil), men inneholder farlige materialer, inkludert bly og svovelsyre, som brukes som elektrolytt. Disse batteriene må kastes med forsiktighet for ikke å forurense miljøet eller forårsake fysisk skade på dem som håndterer dem.

Målet med dagens batteriteknologi er å lage et batteri som kan matche eller forbedre ytelsen til LiOn-batterier, men uten de tunge kostnadene som er forbundet med deres produksjon. Innenfor litiumionfamilien har innsatsen vært fokusert på å legge til ekstra ingredienser for å øke batteriets effektivitet samtidig som prislappen senkes. For eksempel finnes litium-kobolt (LiCoO2) ordninger nå i mange mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, digitale kameraer og bærbare produkter. Litiummanganceller (LiMn2O4) brukes ofte til elektroverktøy, medisinske instrumenter og elektriske drivlinjer, for eksempel de som finnes i elektriske kjøretøyer. (For mer, se: Hvorfor er Tesla-biler så dyre? )

For tiden er det team som forsker og utvikler for å forbedre ytelsen til litiumbaserte batterier. Litium-air (Li-Air) batterier er en spennende ny utvikling som kan gi rom for mye større energilagringskapasitet - opptil 10 ganger mer kapasitet enn et typisk LiOn-batteri. Disse batteriene ville bokstavelig talt "puste" inn luft ved å bruke fritt oksygen for å oksidere anoden. Selv om denne teknologien virker lovende, er det en rekke teknologiske problemer, inkludert en rask oppbygging av ytelsesdempende biprodukter og problemet med "plutselig død" der batteriet slutter å fungere uten forvarsel.

Litium-metallbatterier er også en imponerende utvikling, og lover nesten fire ganger mer energieffektivitet enn den nåværende elbilbatterieteknologien. Denne typen batteri er også mye rimeligere å produsere, noe som vil redusere kostnadene for produkter som bruker dem. Sikkerhetsproblemer er imidlertid et stort problem da disse batteriene kan overopphetes, forårsake brann eller eksplodere hvis de er skadet. Andre nye teknologier som det arbeides med inkluderer litium-svovel og silisium-karbon, men disse cellene er fremdeles i de tidlige faser av forskningen og er ennå ikke kommersielt levedyktige. Det er også flere utbygginger som skjer rundt solcelledrevne batterier.

Investering i batteriteknologi

Hvis og når batteriteknologien tar fart i disse spennende nye retningene, vil det redusere produksjonskostnadene for forbrukerelektronikk og for elektriske kjøretøyer som de som er produsert av Tesla Motors (TSLA). Tesla kunngjorde nylig bygging av et 'gigafactory' for ikke bare å produsere flere biler, men også produsere egne LiOn-batterier i hus, sammen med den japanske elektronikkgiganten Panasonic (ADR: PCRFY). Ved å ta batteriproduksjonsproblemet i egne hender, kan Tesla ha funnet en fin måte å få investeringseksponering på både elbiler og batteriteknikk. (Se også: Hybridbatteri spiller .)

Batteriteknologimarkedet er noe myopisk med nye teknologier, utviklinger og partnerskap som bringer industrien videre. Visiongains “Topp 20 litium-ion-batteriproduksjonsbedrifter rapport 2018” gir mye innsikt om batteriteknologimarkedet og dets toppprodusenter. Selskaper i rapporten inkluderer følgende:

• 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 høyteknologisk Power Energy Co., Ltd.
• Hitachi Chemical Co., Ltd.
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Panasonic Corporation
• Saft Batterier
• 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

Andre kjente navn i batteribransjen inkluderer følgende:

• Arotech Corp (ARTX) utvikler og distribuerer litium- og sink-luftbatterier og teller det amerikanske militæret blant sine kunder.
• PolyPore Inc. (PPO) produserer høyspesialiserte litiumpolymerbatterier hovedsakelig til industriell og medisinsk bruk.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) er et alternativt energiselskap som har et majoritetseid joint venture med Delphi Automotive (DLPH) for å lage batteriløsninger for elektriske kjøretøy.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) er et britisk selskap som utnytter nanoteknologi og materialgrafen for å produsere blant annet grafenbaserte batterier.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) forsker også for grafenbaserte applikasjoner.
• EnerSys er en ren spill på batterier. Det er for tiden den største produsenten av industribatterier over hele verden.

Det finnes også Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). denne ETF søker å spore Solactive Global Lithium Index og gir eksponering for en diversifisert portefølje av børsnoterte selskaper som hovedsakelig er fokusert på litium inkludert gruvedrift av litium, raffinering av litium og bruk av litium i batteriproduksjon. Topp eierandeler i LIT ETF per oktober 2018 inkluderer følgende:

• 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%

Bunnlinjen

Batterier for strøm har alltid vært viktig i moderne tid. Imidlertid, med ankomsten av mobil databehandling og elbiler, vil viktigheten av dem bare fortsette å vokse. Akkurat nå står for eksempel batteripakker for mer enn halvparten av kostnadene for en Tesla-bil. (Se også: Hva er den beste måten å få eksponering for elbiler når du investerer i bilbransjen? )

På grunn av deres økende betydning, får forskning på nyere og bedre oppladbare batterier fart. Litium-luft og litium-metallbatterier kan vise seg å være det fremskrittene som betyr noe. Hvis disse teknologiene ender med å lønne seg, kan investering i store selskaper som er involvert i batteriproduksjon, i ren-spill litium-ion produsenter, eller indirekte eksponering via litium metallprodusenter bidra til å styrke en porteføljes fremtidige ytelse. ( For mer, se: Investere i den neste Megatrend: litium .)