Memandangkan permintaan untuk pengkomputeran mudah alih dan kereta-kereta elektrik meningkat, batasan teknologi bateri semasa membentangkan sekatan jalan raya. Diciptakan pada tahun 1790 oleh ahli fizik Itali, Alessandro Volta, bateri elektrik telah banyak alat, alat dan mesin.
Memandangkan peranti pengguna telah menjadi lebih kecil dan penggunaannya tidak terganggu sebelum mengecas lebih penting, ia juga menjadi semakin penting bagi bateri untuk menjadi kedua-dua miniatur dan lebih cekap tenaga. Walau bagaimanapun, ini telah menjadi rintangan teknologi yang, jika diatasi, akan menjadi satu perkembangan yang penting dan menguntungkan bagi ekonomi berteknologi tinggi esok.
Teknologi Bateri
Semua bateri elektrik bergantung kepada reaksi kimia asas pengurangan dan pengoksidaan (redoks) yang boleh berlaku di antara dua bahan yang berbeza. Reaksi ini ditempatkan dalam bekas tertutup dan tertutup. Katod, atau terminal positif dikurangkan oleh anod, atau terminal negatif, di mana pengoksidaan berlaku. Katod dan anod dipisahkan secara fizikal oleh elektrolit yang membolehkan elektron mudah mengalir dari satu terminal ke yang lain. Aliran elektron ini menyebabkan potensi elektrik, yang membolehkan arus elektrik apabila litar selesai.
Bateri pengguna pakai buang (dikenali sebagai bateri utama), seperti sel-sel AA dan AAA yang dihasilkan oleh syarikat-syarikat seperti Energizer (ENR), bergantung pada teknologi yang tidak sesuai untuk aplikasi moden. Untuk satu, mereka tidak boleh dicas semula. Bateri alkali ini menggunakan katod mangan dioksida dan anod zink, dipisahkan oleh elektrolit potassium dioxide cair. Elektrolit mengoksidakan zink dalam anoda manakala mangan dioksida di katod bereaksi dengan ion zink teroksida untuk menghasilkan elektrik. Secara beransur-ansur, produk sampingan tindak balas membina dalam elektrolit dan jumlah zink yang tinggal untuk dioksidakan berkurangan. Akhirnya, bateri mati. Bateri ini biasanya memberikan 1.5 volt elektrik dan boleh diatur dalam fesyen bersiri untuk meningkatkan jumlah itu. Sebagai contoh, dua bateri AA dalam siri menyediakan tiga volt elektrik.
Bateri boleh dicas semula (dikenali sebagai bateri menengah) berfungsi dengan cara yang sama, menggunakan pengurangan pengoksidaan tindak balas antara dua bahan, tetapi mereka juga membenarkan tindak balas mengalir secara terbalik. Bateri boleh dicas semula yang paling banyak digunakan di pasaran hari ini adalah lithium-ion (LiOn), walaupun pelbagai teknologi lain juga dicuba dalam mencari bateri boleh dicas semula yang boleh dilaksanakan, termasuk hidrida nikel-logam (NiMH) dan nikel-kadmium (NiCd).
NiCd adalah bateri yang boleh dicasatkan secara komersial yang pertama untuk kegunaan pasaran massa tetapi menderita kerana mampu hanya sejumlah pengisian yang terhad. NiMH menggantikan bateri NiCd dan dapat dikenakan caj lebih kerap. Malangnya, mereka mempunyai jangka hayat yang sangat pendek, jadi jika mereka tidak digunakan tidak lama selepas dihasilkan, mereka mungkin tidak berkesan. Bateri LiOn menyelesaikan masalah ini dengan masuk ke dalam bekas kecil, mempunyai jangka hayat yang panjang, dan membolehkan banyak tuduhan. Tetapi, bateri LiOn bukanlah yang paling biasa digunakan dalam elektronik pengguna seperti peranti mudah alih dan komputer riba. Bateri ini jauh lebih mahal daripada bateri alkali pakai buang dan biasanya tidak masuk dalam saiz tradisional AA, AAA, C, D dll.
Jenis terakhir bateri boleh dicas semula yang kebanyakan orang biasa ialah bateri asid plumbum cecair, yang paling biasa digunakan sebagai bateri kereta. Bateri ini boleh memberi banyak kuasa (seperti ketika memulakan kereta sejuk), tetapi mengandungi bahan berbahaya, termasuk asid plumbum dan plumbum, yang digunakan sebagai elektrolit. Bateri jenis ini mesti diletakkan dengan berhati-hati agar tidak mencemarkan alam sekitar atau menyebabkan kerosakan fizikal kepada mereka yang mengendalikannya.
Matlamat teknologi bateri semasa adalah untuk mencipta bateri yang boleh dipadankan atau bertambah baik dengan prestasi bateri LiOn, tetapi tanpa kos berat yang berkaitan dengan pengeluaran mereka. Di dalam keluarga litium, usaha telah difokuskan untuk menambah bahan tambahan untuk meningkatkan keberkesanan bateri sambil menurunkan harga harga. Sebagai contoh, pengaturan lithium-kobalt (LiCoO2) kini terdapat dalam banyak telefon bimbit, komputer riba, kamera digital, dan produk yang boleh pakai. Sel-sel litium-mangan (LiMn2O4) yang paling biasa digunakan untuk peralatan kuasa, instrumen perubatan, dan powertrains elektrik, seperti yang terdapat dalam kenderaan elektrik. (Untuk lebih lanjut, lihat: Kenapa Kereta Tesla begitu Mahal? )
Pada masa ini, terdapat pasukan yang menjalankan penyelidikan dan pembangunan untuk menambah prestasi bateri berasaskan litium. Bateri Lithium-air (Li-Air) merupakan perkembangan baru yang menarik yang membolehkan kapasiti storan tenaga lebih besar - sehingga kapasiti 10 kali lebih tinggi daripada bateri LiOn yang tipikal. Bateri ini secara harfiah "bernafas" dengan menggunakan oksigen bebas untuk mengoksida anod. Walaupun teknologi ini nampaknya menjanjikan, terdapat beberapa masalah teknologi, termasuk pembentukan produk-produk sampingan prestasi yang semakin cepat dan masalah "kematian mendadak" di mana bateri berhenti berfungsi tanpa amaran.
Bateri lithium-logam juga merupakan perkembangan yang mengagumkan, menjanjikan hampir empat kali lebih banyak kecekapan tenaga daripada teknologi bateri kereta elektrik semasa. Bateri jenis ini juga jauh lebih murah untuk menghasilkan, yang akan mengurangkan kos produk yang menggunakannya. Walau bagaimanapun, isu keselamatan adalah kebimbangan utama kerana bateri boleh menjadi terlalu panas, menyebabkan kebakaran, atau meletup jika rosak. Teknologi baru yang sedang dikerjakan termasuk litium-sulfur dan silikon-karbon, tetapi sel-sel ini masih dalam fasa awal penyelidikan dan belum lagi bersifat komersial. Terdapat juga beberapa perkembangan yang berlaku di sekitar bateri berkuasa solar.
Melabur dalam Teknologi Bateri
Jika dan apabila teknologi bateri dimatikan dalam arah baru yang menarik ini, ia akan mengurangkan kos pengeluaran untuk elektronik pengguna dan untuk kenderaan elektrik seperti yang dihasilkan oleh Tesla Motors (TSLA). Tesla baru-baru ini mengumumkan pembinaan 'gigafactory' untuk bukan sahaja menghasilkan lebih banyak kenderaan tetapi juga menghasilkan bateri LiOn sendiri di rumah, bersempena dengan gergasi elektronik Jepun Panasonic (ADR: PCRFY). Dengan mengambil masalah pengeluaran bateri ke dalam tangan mereka sendiri, Tesla mungkin telah menemui cara yang baik untuk mendapatkan pendedahan pelaburan kepada kedua-dua kereta elektrik dan teknologi bateri.
Pasaran teknologi bateri agak misteri dengan teknologi baru, perkembangan dan perkongsian melonjakkan industri ke hadapan. Visiongain's "20 Laporan Pembuatan Bateri Lithium-Ion Syarikat 2018" memberikan banyak pandangan tentang pasaran teknologi bateri dan pengeluarnya yang terkemuka. Syarikat-syarikat dalam laporan ini termasuk yang berikut:
- A123 Systems Inc. Corporation Perbekalan Bekalan Tenaga Automotif (AESC) Perbadanan Industri Penerbangan China (AVIC) BYD Company Ltd. CBAK Tenaga Teknologi Inc. Amperex Technology Ltd (CATL) GS Yuasa Corporation Hefei Guoxuan Tenaga Tinggi Tenaga Tenaga Co, Ltd Hitachi Chemical Co., Ltd. Johnson Controls International Plc. LG Chem Microvast Inc. Panasonic Corporation Saft Bateri Samsung SDI Co. Ltd. TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL) Tesla Inc. Tianjin Lishen Bateri Joint-Stock Co, Ltd Tianneng Power International Ltd Toshiba Corporation
Nama terkenal lain dalam industri bateri termasuk yang berikut:
- Arotech Corp (ARTX) membangun dan mengedarkan bateri lithium dan zink-udara dan mengira tentera Amerika Syarikat di kalangan pelanggannya.PolyPore Inc. (PPO) menghasilkan bateri polimer litium yang sangat khusus terutamanya untuk kegunaan industri dan perubatan. Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) adalah syarikat tenaga alternatif yang mempunyai usahasama milik majoriti dengan Delphi Automotive (DLPH) untuk membuat penyelesaian bateri untuk kenderaan elektrik. Haley Graphene Industries PLC (LON: HAYD) adalah syarikat UK yang memanfaatkan nanoteknologi dan graphene bahan untuk menghasilkan, antara lain, bateri berasaskan graphene. Bahan-bahan Graphene Applied (OTCMKTS: APGMF) juga menjalankan penyelidikan untuk aplikasi berasaskan graphene. EnerSys adalah permainan tulen pada bateri. Ia kini merupakan pembuat bateri perindustrian terbesar di seluruh dunia.
Terdapat juga Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). ETF ini bertujuan untuk mengesan Indeks Litium Solaktif Global dan memberikan pendedahan kepada portfolio syarikat dagangan awam yang beragam yang tertumpu terutamanya pada litium termasuk perlombongan litium, penapisan litium dan penggunaan litium dalam pengeluaran bateri. Pegangan utama dalam LIT ETF pada Oktober 2018 termasuk yang berikut:
- 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%
Garisan bawah
Bateri untuk kuasa sentiasa penting dalam era moden. Walau bagaimanapun, dengan adanya pengkomputeran mudah alih dan kereta elektrik, kepentingan mereka hanya akan terus berkembang. Buat masa ini, sebagai contoh, pek bateri bateri menyumbang lebih daripada separuh daripada kos kereta Tesla.
Kerana kepentingan mereka semakin meningkat, penyelidikan ke bateri boleh dicas semula yang lebih baru dan yang lebih baik akan mendapat momentum. Bateri lithium-udara dan lithium-logam mungkin terbukti sebagai kemajuan yang penting. Sekiranya teknologi ini berakhir, melabur dalam syarikat-syarikat besar yang terlibat dalam pengeluaran bateri, dalam pengeluar lithium-ion murni, atau pendedahan tidak langsung melalui pengeluar logam lithium boleh membantu meningkatkan prestasi masa depan portfolio. ( Untuk lebih lanjut, lihat: Melabur dalam Megatrend Seterusnya: Lithium .)
