По мере увеличения спроса на мобильные компьютеры и всеэлектрические автомобили ограничения существующей технологии батарей представляют собой блокпост. Изобретенная в 1790-х годах итальянским физиком Алессандро Вольта, электрическая батарея была рабочей лошадкой многочисленных гаджетов, устройств и машин.

Поскольку потребительские устройства стали меньше и их бесперебойное использование, прежде чем перезагрузка стала более важной, также становится все более важным, чтобы батареи стали миниатюризированными и более энергоэффективными. Это, однако, оказалось технологическим препятствием, которое, если оно будет превзойдено, станет важным и прибыльным развитием для завтрашней экономики высоких технологий.

Технология батареи

Все электрические батареи полагаются на фундаментальную химическую реакцию восстановления и окисления (окислительно-восстановительного потенциала), которая может возникать между двумя различными материалами. Эти реакции размещают в закрытом и герметичном контейнере. Катод или положительный вывод уменьшаются анодом или отрицательным концом, где происходит окисление. Катод и анод физически разделяются электролитом, который позволяет электронам легко течь от одного терминала к другому. Этот поток электронов вызывает электрический потенциал, который допускает электрический ток при завершении схемы.

AD:

Одноразовые потребительские батареи (известные как первичные батареи), такие как ячейки размера AA и AAA, производимые такими компаниями, как Energizer (ENR ENREnergizer Holdings Inc41. -0. 02% Создано с помощью Highstock 4. 2. 6 ), полагайтесь на технологию, которая не способствует современным приложениям. Во-первых, они не перезаряжаемы. Эти так называемые щелочные батареи используют катод с диоксидом марганца и цинковый анод, разделенные разбавленным электролитом диоксида калия. Электролит окисляет цинк в аноде, а диоксид марганца в катоде реагирует с окисленными ионами цинка для создания электричества. Постепенно побочные продукты реакции накапливаются в электролите, и количество оставшегося окисленного цинка уменьшается. В конце концов, батарея умирает. Эти батареи обычно обеспечивают 1. 5 вольт электричества и могут быть организованы серийно, чтобы увеличить эту сумму. Например, две батареи типа АА обеспечивают три напряжения электричества.

AD:

Аккумуляторные батареи (известные как вторичные батареи) работают одинаково, используя реакцию окислительного восстановления между двумя материалами, но они также позволяют реакции протекать в обратном направлении. В настоящее время наиболее часто используемыми перезаряжаемыми батареями на сегодняшний день являются литий-ионные (LiOn), хотя в поисках надежной перезаряжаемой батареи также использовались различные другие технологии, включая никель-металлгидрид (NiMH) и никель-кадмий (NiCd).

NiCd были первыми коммерчески доступными перезаряжаемыми батареями для массового использования на рынке, но пострадали от возможности лишь ограниченного количества перезарядки. NiMH заменили NiCd-батареи, и их можно было заряжать чаще. К сожалению, у них был очень короткий срок хранения, поэтому, если они не были использованы вскоре после производства, они могут быть неэффективными. Аккумуляторы LiOn решают эти проблемы, прибегая к небольшому контейнеру, имеющему длительный срок хранения и позволяющему много зарядов. Но батареи LiOn не являются наиболее часто используемыми в бытовой электронике, таких как мобильные устройства и портативные компьютеры. Эти батареи намного дороже, чем одноразовые щелочные батареи и обычно не входят в традиционные размеры AA, AAA, C, D и т. Д. (См. Также: Запасы литиево-ионных аккумуляторов .)

последний тип перезаряжаемых батарей, с которыми знакомы большинство людей, это жидкие свинцово-кислотные батареи, чаще всего используемые в качестве автомобильных аккумуляторов. Эти батареи могут обеспечить большую мощность (как при холодном запуске автомобиля), но содержат опасные материалы, включая свинец и серную кислоту, которая используется в качестве электролита. Эти батареи необходимо утилизировать с осторожностью, чтобы не загрязнять окружающую среду и не причинять физический вред тем, кто их обрабатывает.

Целью нынешней технологии батареи является создание батареи, которая может соответствовать или улучшать производительность батарей LiOn, но без больших затрат, связанных с их производством. В семействе литиевых ионов усилия были сосредоточены на добавлении дополнительных ингредиентов для повышения эффективности батареи при снижении цены. Например, устройства l ithium-cobalt (LiCoO2) теперь находятся во многих сотовых телефонах, ноутбуках, цифровых камерах и пригодных для носки продуктах. L клетки ithium-марганца (LiMn2O4) чаще всего используются для электроинструментов, медицинских инструментов и электрических силовых агрегатов, таких как электромобили. (Подробнее см. Ниже: Почему автомобили Tesla настолько дорогие? )

В настоящее время есть команды, проводящие исследования и разработки, чтобы увеличить производительность литиевых батарей. Литиево-воздушные аккумуляторы (Li-Air) - захватывающая новая разработка, которая может обеспечить гораздо большую емкость для хранения энергии - в 10 раз большую емкость, чем у обычной батареи LiOn. Эти батареи буквально «дышат» воздухом, используя свободный кислород для окисления анода. Хотя эта технология кажется многообещающей, существует ряд технологических проблем, включая быстрое наращивание побочных продуктов, снижающих производительность, и проблему «внезапной смерти», при которой батарея перестает работать без предупреждения.

Литиево-металлическая батарея также является впечатляющей разработкой, обещая почти в четыре раза больше энергоэффективности, чем нынешняя технология электрических автомобильных аккумуляторов. Этот тип батареи также намного дешевле производить, что снизит стоимость продуктов, которые их используют. Однако проблемы с безопасностью являются серьезной проблемой, так как эти батареи могут перегреваться, вызывать пожар или взрываться, если они повреждены.Другие новые технологии, которые разрабатываются, включают литий-серу и кремний-углерод, но эти клетки все еще находятся на ранних этапах исследований и еще не являются коммерчески жизнеспособными.

Инвестирование в технологии аккумуляторов

Если и когда технология батареи взлетит в этих новых новых направлениях, это снизит себестоимость производства для бытовой электроники и электромобилей, таких как те, которые произведены Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc306. 05 + 1. 08% Создано с Highstock 4. 2. 6 ). Недавно Tesla объявила о строительстве «gigafactory», чтобы не только производить больше автомобилей, но и выпускать собственные батареи LiOn в доме вместе с японским электроникой Panasonic (ADR: PCRFY). Взяв проблему производства батареи в свои руки, Тесла, возможно, нашел отличный способ получить инвестиционную привлекательность как для электромобилей, так и для аккумуляторных технологий. (См. Также: Гибридная игра аккумулятора .)

Согласно отчету энергетического консультанта Navigant Research, LG Chem of Korea Korea, Johnson Controls (JCI JCIJohnson Controls International PLC40.99-0,24% Создано с Highstock 4. 2. 6 ), а частные AESC являются лидерами в области технологий батареи. Следуя этим компаниям, Panasonic, Hitachi (ADR: HTHIY), Toshiba (ADR: TOSBF), Samsung (ADR: SSNLF) и EnerSys (ENS ENSEnerSys Inc68. 00-1. 06% Создано с Highstock 4. 2. 6 ).

Из этих компаний только EnerSys - это чистая игра на батареях. В настоящее время это крупнейший производитель промышленных батарей по всему миру. Все другие компании, новаторские в области, также участвуют в других предприятиях. Появятся более мелкие компании с чистым игроком, которые в настоящее время не находятся в авангарде сектора. Есть несколько вариантов:

• Arotech Corp (ARTX ARTXArotech Corp3. 90 + 1. 30% Создано с Highstock 4. 2. 6 ) разрабатывает и распространяет литиевые и цинково-воздушные батареи и считает американских военных среди своих клиентов.
• PolyPore Inc. (PPO) производит высокоспециализированные литиевые полимерные батареи в основном для промышленного и медицинского применения.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) - это альтернативная энергетическая компания, имеющая совместное предприятие с Delphi Automotive (DLPH DLPHDelphi Automotive PLC97. 26-0. 01% Создано с Highstock 4 2. 6 ) для создания батарейных решений для электромобилей.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) - британская компания, использующая нанотехнологию и материал графена для производства, помимо прочего, батарей на основе графена. Прикладные графеновые материалы (OTCMKTS: APGMF) также проводят исследования для таких применений.

Для тех, кто ищет косвенное воздействие, тремя крупнейшими производителями литиевой руды являются чилийская компания Sociedad Quimica y Minera (SQM SQMSoquimich59. 83 + 1. 51% Создано с Highstock 4. 2. 6 ), FMC Corp. (FMC FMCFMC Corp93. 51 + 2.80% Создано с Highstock 4. 2. 6 ) и Rockwood (ROC). Существует также литий-фондовый ETF, который торгуется под тикером LIT LITGlb X Lth & Battr40. 01 + 1. 21% Создано с Highstock 4. 2. 6 . ( Подробнее см .: Инвестирование в следующий Megatrend: Lithium .)

Bottom Line

Батареи для электроснабжения всегда были важны в современную эпоху. Однако с появлением мобильных компьютеров и электромобилей их значение будет продолжать расти. Прямо сейчас, например, на батарейные блоки питания приходится более половины стоимости автомобиля Tesla. (См. Также: Каков наилучший способ получить электромобили при инвестировании в автомобильный сектор? )

Из-за их растущего значения набирает силу исследование новых и лучших аккумуляторных батарей. Литиево-воздушные и литиево-металлические батареи могут оказаться важным шагом вперед. Если эти технологии в конечном итоге окупится, инвестиции в крупные компании, участвующие в производстве аккумуляторов, в литий-ионных производителях с чистыми играми или косвенное воздействие через производителей литиевого металла, могут помочь поддержать будущие показатели портфеля.