Nye investeringsmuligheder for batteriteknologi

Efterhånden som efterspørgslen efter mobil computing og altelektriske biler stiger, udgør begrænsningerne i den aktuelle batteriteknologi en kørevej. Det elektriske batteri blev opfundet i 1790'erne af den italienske fysiker Alessandro Volta og har været arbejdshesten for adskillige gadgets, enheder og maskiner.

Efterhånden som forbrugerenheder er blevet mindre og deres uafbrudt brug, inden de genoplades mere vigtigt, er det også blevet stadig vigtigere for batterier at blive både miniaturiserede og mere energieffektive. Dette har imidlertid vist sig at være en teknologisk hindring, der, hvis den overgås, vil være en vigtig og rentabel udvikling for morgendagens højteknologiske økonomi.

Batteriteknologi

Alle elektriske batterier er afhængige af den grundlæggende kemiske reaktion på reduktion og oxidation (redox), der kan forekomme mellem to forskellige materialer. Disse reaktioner er indeholdt i en lukket og forseglet beholder. Katoden eller den positive terminal reduceres med anoden eller negativ terminal, hvor oxidation finder sted. Katoden og anoden adskilles fysisk af en elektrolyt, der tillader elektroner let at strømme fra den ene terminal til den anden. Denne strøm af elektroner forårsager et elektrisk potentiale, som tillader en elektrisk strøm, når et kredsløb er afsluttet.

Engangsforbrugsbatterier (kendt som primære batterier), såsom celler i AA- og AAA-størrelse, der er produceret af virksomheder som Energizer (ENR), er afhængige af en teknologi, der ikke er gunstig for moderne applikationer. For det første er de ikke genopladelige. Disse såkaldte alkaliske batterier bruger en mangandioxid-katode og en zinkanode, adskilt af en fortyndet kaliumdioxidelektrolyt. Elektrolytten oxiderer zink i anoden, mens mangandioxid i katoden reagerer med de oxiderede zinkioner for at skabe elektricitet. Efterhånden opbygges reaktionsbiprodukter i elektrolytten, og mængden af ​​zink, der er tilbage til at blive oxideret, mindskes. Til sidst dør batteriet. Disse batterier leverer typisk 1, 5 volt elektricitet og kan arrangeres serielt for at øge denne mængde. For eksempel leverer to AA-batterier i serie tre volt el.

Genopladelige batterier (kendt som sekundære batterier) fungerer på samme måde og bruger en reduktionsoxidationsreaktion mellem to materialer, men de tillader også reaktionen at strømme omvendt. De mest almindeligt anvendte genopladelige batterier på markedet i dag er lithium-ion (LiOn), skønt forskellige andre teknologier også blev prøvet i søgningen efter et brugbart genopladeligt batteri, herunder nikkel-metalhydrid (NiMH) og nikkel-cadmium (NiCd).

NiCd var de første kommercielt tilgængelige genopladelige batterier til massemarkedsbrug, men led af kun at være i stand til kun et begrænset antal opladninger. NiMH udskiftede NiCd-batterier og kunne oplades ofte. Desværre havde de en meget kort holdbarhed, så hvis de ikke blev brugt kort efter at de blev produceret, kunne de være ineffektive. LiOn-batterier løste disse problemer ved at komme i en lille beholder, have en lang holdbarhed og give mulighed for mange opladninger. Men LiOn-batterier er ikke de mest almindeligt anvendte inden for forbrugerelektronik som mobile enheder og bærbare computere. Disse batterier er meget dyrere end engangsbaserede alkaliske batterier og kommer typisk ikke i de traditionelle størrelser AA, AAA, C, D osv. (Se også: Lithium-ion-batteri lagre .)

Den sidste type genopladelige batterier, som de fleste mennesker er fortrolige med, er flydende blysyrebatterier, som oftest bruges som bilbatterier. Disse batterier kan give meget strøm (som ved koldstart af en bil), men indeholder farlige materialer, herunder bly og svovlsyre, der bruges som elektrolyt. Disse typer batterier skal bortskaffes med omhu for ikke at forurene miljøet eller forårsage fysisk skade på dem, der håndterer dem.

Målet med den nuværende batteriteknologi er at skabe et batteri, der kan matche eller forbedre efter ydeevnen af ​​LiOn-batterier, men uden de tunge omkostninger, der er forbundet med deres produktion. Inden for lithium-ionfamilien har indsatsen været fokuseret på at tilføje yderligere ingredienser for at øge batteriets effektivitet, mens prisniveauet sænkes. For eksempel findes lithium-cobalt (LiCoO2) arrangementer i mange mobiltelefoner, bærbare computere, digitale kameraer og bærbare produkter. Lithium-mangan- celler (LiMn2O4) -celler bruges mest til elværktøj, medicinske instrumenter og elektriske drivlinjer, såsom dem, der findes i elektriske køretøjer. (Se mere for mere: Hvorfor er Tesla-biler så dyre? )

I øjeblikket er der hold, der udfører forskning og udvikling for at øge ydelsen af ​​lithium-baserede batterier. Lithium-air (Li-Air) batterier er en spændende ny udvikling, der kunne give mulighed for meget større energilagringskapacitet - op til 10 gange mere kapacitet end et typisk LiOn-batteri. Disse batterier "bogstaveligt" indånder luft ved at bruge frit ilt til at oxidere anoden. Selvom denne teknologi virker lovende, er der en række teknologiske problemer, herunder en hurtig opbygning af ydeevne-faldende biprodukter og problemet med "pludselig død", hvor batteriet ophører med at arbejde uden advarsel.

Lithium-metalbatterier er også en imponerende udvikling, der lover næsten fire gange mere energieffektivitet end den nuværende elbilbatteriteknologi. Denne type batteri er også meget billigere at fremstille, hvilket vil reducere prisen på produkter, der bruger dem. Sikkerhedsspørgsmål er imidlertid et stort problem, da disse batterier kan overophedes, forårsage brand eller eksplodere, hvis de er beskadiget. Andre nye teknologier, der arbejdes på, inkluderer lithium-svovl og silicium-carbon, men disse celler er stadig i de tidlige faser af forskningen og er endnu ikke kommercielt bæredygtige. Der er også adskillige udviklinger, der sker omkring solcelledrevne batterier.

Investering i batteriteknologi

Hvis og når batteriteknologien starter i disse spændende nye retninger, vil det sænke produktionsomkostningerne til forbrugerelektronik og for elektriske køretøjer som dem, der er produceret af Tesla Motors (TSLA). Tesla annoncerede for nylig opførelse af et 'gigafactory' til ikke kun at producere flere køretøjer, men også producere egne LiOn-batterier i hus, sammen med den japanske elektronikgigant Panasonic (ADR: PCRFY). Ved at tage batteriproduktionsproblemet i egne hænder kan Tesla muligvis have fundet en god måde at få investeringseksponering på både elbiler og batteriteknologi. (Se også: Hybridbatteri-afspilninger .)

Markedet for batteriteknologi er noget myopisk med nye teknologier, udviklinger og partnerskaber, der bringer industrien fremad. Visiongains “Top 20 Lithium-Ion Battery Manufacturing Companies Report 2018” giver en stor indsigt i batteriteknologimarkedet og dets topproducenter. Virksomheder 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 High-tech 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 bemærkelsesværdige navne i batteriindustrien inkluderer følgende:

• Arotech Corp (ARTX) udvikler og distribuerer lithium- og zink-luftbatterier og tæller det amerikanske militær blandt sine kunder.
• PolyPore Inc. (PPO) producerer højt specialiserede lithiumpolymerbatterier hovedsageligt til industriel og medicinsk brug.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) er et alternativt energiselskab, der har et majoritetsejet joint venture med Delphi Automotive (DLPH) for at skabe batteriløsninger til elektriske køretøjer.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) er et britisk selskab, der udnytter nanoteknologi og materialet grafen til blandt andet at fremstille grafenbaserede batterier.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) forsker også i grafenbaserede applikationer.
• EnerSys er et rent spil på batterier. Det er i øjeblikket den største producent af industrielle batterier over hele verden.

Der er også Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). denne ETF søger at spore Solactive Global Lithium Index og giver eksponering for en diversificeret portefølje af børsnoterede virksomheder, der primært er fokuseret på lithium, herunder udvinding af litium, raffinering af litium og brug af lithium i batteriproduktion. De øverste beholdninger i LIT ETF fra oktober 2018 omfattede følgende:

• FMC CORP 18, 06%
• ALBEMARLE CORP 17, 64%
• SAMSUNG SDI CO LTD 7, 40%
• GENNEMFØRER 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%

Bundlinjen

Batterier til strøm har altid været vigtige i den moderne tid. Men med fremkomsten af ​​mobil computing og elbiler vil deres betydning kun fortsætte med at vokse. Lige nu udgør for eksempel batteripakker mere end halvdelen af ​​prisen på en Tesla-bil. (Se også: Hvad er den bedste måde at få eksponering for elbiler på, når man investerer i bilindustrien? )

På grund af deres voksende betydning vinder forskning i nyere og bedre genopladelige batterier fart. Lithium-air og lithium-metalbatterier kan vise sig at være den fremskridt, der betyder noget. Hvis disse teknologier ender med at betale sig, kan investering i store virksomheder, der er involveret i batteriproduktion, i ren-play-lithium-ion-producenter eller indirekte eksponering via lithium-metalproducenter, hjælpe med at styrke en porteføljes fremtidige præstation. ( Se mere: Investering i den næste Megatrend: Lithium for mere ).