Da etterspørselen etter mobil databehandling og all-elektriske biler øker, presenterer begrensningene for dagens batteriteknologi en veibeskyttelse. Fant på 1790-tallet av italiensk fysiker Alessandro Volta, det elektriske batteriet har vært arbeidshorse for mange gadgets, enheter og maskiner.

Ettersom forbrukerinnretninger er blitt mindre og deres uavbrutt bruk før oppladning viktigere, har det også blitt stadig viktigere at batteriene blir 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 stole på den grunnleggende kjemiske reaksjonen av reduksjon og oksidasjon (redox) som kan forekomme mellom to forskjellige materialer. Disse reaksjonene er plassert i en lukket og forseglet beholder. Katoden, eller positiv terminal, reduseres av anoden, eller negativ terminal, hvor oksidasjon oppstår. Katoden og anoden separeres fysisk med en elektrolytt som gjør det mulig for elektroner å flyte fra en terminal til den andre. Denne strømmen av elektroner forårsaker et elektrisk potensial, som muliggjør en elektrisk strøm når en krets er fullført.

Engangs forbrukerbatterier (kjent som primære batterier), som AA- og AAA-størrelse celler produsert av selskaper som Energizer (ENR ENREnergizer Holdings Inc41. -0. 02% Laget med Highstock 4. 2. 6 ), stole på en teknologi som ikke bidrar til moderne applikasjoner. For en, er de ikke oppladbare. Disse såkalte alkaliske batterier bruker en mangandioxidkatode og en sinkanode, separert av en fortynnet kaliumdioksydelektrolytt. Elektrolytten oksiderer sinken i anoden mens mangandioxid i katoden reagerer med oksyderte sinkioner for å skape strøm. Etter hvert bygger reaksjonsbiproduktene opp i elektrolytten, og mengden sink som blir igjen for å bli oksidert, blir redusert. Til slutt dør batteriet. Disse batteriene gir vanligvis 1,5 volt elektrisitet og kan ordnes på en seriell måte for å øke mengden. For eksempel gir to AA-batterier i serie tre volt elektrisitet.

Oppladbare batterier (kjent som sekundære batterier) fungerer på samme måte, ved å bruke en reduksjon av oksidasjonsreaksjon mellom to materialer, men de tillater også reaksjonen å strømme i omvendt. De mest brukte oppladbare batteriene på markedet i dag er litium-ion (LiOn), men også andre andre teknologier ble prøvd i søket etter et brukbart oppladbart batteri, inkludert nikkelmetallhydrid (NiMH) og nikkelkadmium (NiCd).

NiCd var de første kommersielt tilgjengelige oppladbare batteriene for massemarkedsbruk, men lider av at de kun har et begrenset antall ladninger. NiMH erstattet NiCd-batterier og ble belastet oftere. Dessverre hadde de en veldig kort holdbarhet, så hvis de ikke ble brukt snart etter å ha blitt produsert, kunne de være ineffektive. LiOn-batterier løst disse problemene ved å komme i en liten beholder, ha en lang holdbarhet, og tillater mange kostnader. Men LiOn-batterier er ikke den mest brukte i forbrukerelektronikk som mobile enheter og bærbare datamaskiner. Disse batteriene er mye dyrere enn engangs alkaliske batterier og kommer vanligvis ikke i de tradisjonelle størrelsene AA, AAA, C, D etc. (Se også: Lithium Ion Battery Stocks .)

The Siste type oppladbare batterier som de fleste kjenner til, er flytende blybatterier, som oftest brukes som bilbatterier. Disse batteriene kan gi mye strøm (som når det er kaldt å starte en bil), men inneholder farlige materialer, inkludert bly og svovelsyre, som brukes som elektrolytt. Disse typer batterier må bortskaffes med forsiktighet for ikke å forurense miljøet eller forårsake fysisk skade for de som håndterer dem.

Målet med dagens batteriteknologi er å skape et batteri som kan matche eller forbedre ytelsen til LiOn-batterier, men uten de store kostnadene forbundet med produksjonen. Innenfor litiumionfamilien har innsatsen fokusert på å legge til flere ingredienser for å øke batteriets effektivitet samtidig som prislappen senkes. For eksempel er l ithium-kobolt (LiCoO2) ordninger nå funnet i mange mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, digitale kameraer og bærbare produkter. L ithium-mangan (LiMn2O4) -celler er oftest brukt for kraftverktøy, medisinske instrumenter og elektriske motorer, som de som finnes i elektriske kjøretøyer. (For mer, se: Hvorfor er Tesla Cars så dyrt? )

For tiden er det lag som driver forskning og utvikling for å øke ytelsen til litiumbaserte batterier. Lithium-luft (Li-Air) batterier er en spennende ny utvikling som kan gi mye større lagringskapasitet på opptil 10 ganger mer enn et typisk LiOn-batteri. Disse batteriene ville bokstavelig talt "puste" luft ved å bruke gratis oksygen for å oksidere anoden. Selv om denne teknologien virker lovende, er det en rekke teknologiske problemer, inkludert en rask oppbygging av ytelsesavtagende biprodukter og problemet med "plutselig død" der batteriet slutter å virke uten advarsel.

Litium-metallbatterier er også en imponerende utvikling, og lover nesten fire ganger mer energieffektivitet enn den nåværende elektriske bilbatteri-teknologien. Denne typen batteri er også mye billigere å produsere, noe som vil redusere kostnadene ved produkter som bruker dem. Sikkerhetsproblemer er imidlertid en stor bekymring da disse batteriene kan overopphetes, forårsake brann eller eksplodere hvis de er skadet.Andre nye teknologier som jobber med, er litiumsulfat og silisiumkarbon, men disse cellene er fortsatt i de tidlige faser av forskning og er ennå ikke kommersielt levedyktige.

Investering i batteriteknologi

Hvis og når batteriteknologien starter i disse spennende nye retningene, vil det redusere produksjonskostnadene for forbrukerelektronikk og elektriske kjøretøy som de som produseres av Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc306. 05 + 1. 08% Laget med Highstock 4. 2. 6 ). Tesla annonserte nylig bygging av en "gigafactory" for ikke bare å produsere flere biler, men produsere også egne LiOn-batterier i huset, sammen med japansk elektronikkjigant Panasonic (ADR: PCRFY). Ved å ta batteriproduksjonsproblemet i egne hender, kan Tesla ha funnet en fin måte å få investeringseksponering på både elektriske biler og batteriteknologi. (Se også: Hybrid batterispill .)

Ifølge en rapport fra energikonsulent Navigant Research, LG Chem i Sør-Korea, Johnson Controls (JCI JCIJohnson Controls International PLC40. 99-0. 24% Laget med Highstock 4. 2. 6 ), og privateide AESC er ledere innen batteriteknologirommet. Etter disse selskapene er Panasonic, Hitachi (ADR: HTHIY), Toshiba (ADR: TOSBF), Samsung (ADR: SSNLF) og EnerSys (ENS ENSEnerSys Inc68. 00-1. 06% Laget med Highstock 4. 2. 6 ).

Av disse selskapene er bare EnerSys et rent spill på batterier. Det er for tiden den største produsenten av industrielle batterier over hele verden. Alle de andre selskapene, mens innovasjon i rommet, er også involvert i andre virksomheter. Mindre, rene spill selskaper som ikke er for tiden i bransjen, kan dukke opp. For de investorer som søker et rent spill, er det noen alternativer:

• Arotech Corp (ARTX ARTXArotech Corp3. 90 + 1. 30% Laget med Highstock 4. 2. 6 ) utvikler og distribuerer litium- og sinkluftbatterier og teller det amerikanske militæret blant sine kunder.
• PolyPore Inc. (PPO) produserer høyt spesialiserte litiumpolymerbatterier, hovedsakelig for industriell og medisinsk bruk.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) er et alternativt energiselskap som har et flertallet eid selskap med Delphi Automotive (DLPH DLPHDelphi Automotive PLC97. 26-0. 01% Laget med Highstock 4 .2 6 ) for å lage batteriløsninger for elektriske kjøretøyer.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) er et britisk selskap som utnytter nanoteknologi og materialgrafen for å produsere blant annet grafenbaserte batterier. Anvendt grafenmaterialer (OTCMKTS: APGMF) utfører også forskning for slike applikasjoner.

For de som søker en indirekte eksponering, er de tre største litiummalmprodusentene chilenske firmaet Sociedad Quimica y Minera (SQM SQMSoquimich59. 83 + 1. 51% Laget med Highstock 4. 2. 6 ), FMC Corp. (FMC FMCFMC Corp93. 51 + 2.80% Laget med Highstock 4. 2. 6 ) og Rockwood (ROC). Det er også en litium-aksje ETF som handler under ticker-symbolet LIT LITGlb X Lth & Battr40. 01 + 1. 21% Laget med Highstock 4. 2. 6 . ( For mer, se: Investering i neste megatrend: Lithium .)

Bunnlinjen

Batterier for elektrisk kraft har alltid vært viktige i den moderne tid. Men med advent av mobil databehandling og elektriske biler, vil deres betydning bare fortsette å vokse. For øyeblikket står for eksempel batteristrømspakker for mer enn halvparten av kostnaden for en Tesla-bil. (Se også: Hva er den beste måten å få eksponering for elektriske biler når de investerer i bilbransjen? )

På grunn av deres økende betydning, er det viktig med forskning i nyere og bedre oppladbare batterier. Lithium-luft og litium-metall batterier kan vise seg å være fremskritt som betyr noe. Hvis disse teknologiene ender med å betale seg, kan investere i store selskaper som er involvert i batteriproduksjon, i ren-play litium-ion-produsenter eller indirekte eksponering via litiummetallprodusenter bidra til å styrke en porteføljens fremtidige ytelse.