הזדמנויות השקעה חדשות בטכנולוגיית סוללה

ככל שהביקוש למחשוב נייד ומכוניות חשמליות גדל, מגבלות טכנולוגיית הסוללה הנוכחיות מציגות מחסום. הסוללה החשמלית הומצאה בשנות ה -90 של המאה ה -19 על ידי הפיזיקאי האיטלקי אלסנדרו וולטה, והייתה סוס העבודה של גאדג'טים, מכשירים ומכונות רבות.

ככל שמכשירים צרכניים הפכו קטנים יותר והשימוש שלהם ללא הפרעה לפני טעינה חשובה יותר, זה גם הפך להיות חשוב יותר ויותר לסוללות להיות מיניאטורות ויעילות אנרגיה יותר. עם זאת, זה הוכח כמשוכה טכנולוגית שאם תעלה, תהיה פיתוח חשוב ורווחי לכלכלת ההיי-טק של מחר.

טכנולוגיית סוללות

כל הסוללות החשמליות מסתמכות על התגובה הכימית הבסיסית של הפחתה וחמצון (redox) שיכולה להתרחש בין שני חומרים שונים. תגובות אלה שוכנות במיכל סגור ואטום. הקתודה, או המסוף החיובי מופחתת על ידי האנודה, או הטרמינל השלילי, בו מתרחשת חמצון. הקתודה והאנודה מופרדות פיזית על ידי אלקטרוליט המאפשר לאלקטרונים לזרום בקלות מסוף אחד לשני. זרימת אלקטרונים זו גורמת לפוטנציאל חשמלי המאפשר זרם חשמלי בסיום מעגל.

סוללות צריכה חד פעמיות (המכונות סוללות ראשוניות), כמו תאים בגודל AA ו- AAA המיוצרים על ידי חברות כמו Energizer (ENR), מסתמכים על טכנולוגיה שאינה מועילה ליישומים מודרניים. ראשית, הם אינם נטענים. סוללות אלקליין כביכול משתמשות בקתודה דו תחמוצת המנגן ובאנודה של אבץ, המופרדות על ידי אלקטרוליט אשלגן דו חמצני מדולל. האלקטרוליט מחמצן את האבץ באנודה ואילו דו תחמוצת המנגן בקטודה מגיבה עם יוני האבץ המחומצן ליצירת חשמל. בהדרגה, תוצרי לוואי מתגבשים באלקטרוליט וכמות האבץ שנותרה לחמצון מצטמצמת. בסופו של דבר הסוללה מתה. סוללות אלה בדרך כלל מספקות 1.5 וולט חשמל וניתן לסדר אותן באופן סדרתי כדי להגדיל את הסכום הזה. לדוגמה, שתי סוללות AA בסדרה מספקות שלוש וולט חשמל.

סוללות נטענות (המכונות סוללות משניות) פועלות באותה צורה, ומשתמשות בתגובת חמצון הפחתה בין שני חומרים, אך הן מאפשרות גם לתגובה לזרום לאחור. הסוללות הנטענות הנפוצות ביותר הקיימות כיום בשוק הן ליתיום-יון (LiOn), אם כי טכנולוגיות שונות אחרות נוסו גם בחיפוש אחר סוללה נטענת מעשית, כולל ניקל-מתכת הידריד (NiMH) וניקל-קדמיום (NiCd).

NiCd היו הסוללות הנטענות המסחריות הראשונות לשימוש בשוק המוני אך סבלו מהיכולת רק למספר מצומצם של טעינה. NiMH החליף סוללות NiCd וניתן היה לטעון בתדירות גבוהה יותר. לרוע המזל היו להם חיי מדף קצרים מאוד, כך שאם לא היו משתמשים בהם זמן קצר לאחר הייצור, הם היו יכולים להיות לא יעילים. סוללות LiOn פתרו את הבעיות הללו בכך שהן נכנסות למיכל קטן, בעלות חיי מדף ארוכות, ומאפשרות טעינות רבות. עם זאת, סוללות LiOn אינן הנפוצות ביותר בתחום האלקטרוניקה הצרכנית כמו מכשירים ניידים ומחשבים ניידים. סוללות אלה יקרות בהרבה מסוללות אלקליין חד פעמיות ואינן בדרך כלל מגיעות בגדלים המסורתיים של AA, AAA, C, D וכו '.

הסוג האחרון של סוללות נטענות שרוב האנשים מכירים הוא סוללות חומצה עופרת נוזלית, הנפוצה ביותר כמצברים לרכב. סוללות אלה יכולות לספק כוח רב (כמו כאשר קור מתחיל מכונית), אך מכילות חומרים מסוכנים, כולל עופרת וחומצה גופרתית, המשמשת כאלקטרוליט. יש לסלק סוללות מסוג זה בזהירות כדי לא לזהם את הסביבה או לגרום נזק פיזי למטפלים בהן.

מטרת טכנולוגיית הסוללות הנוכחית היא ליצור מצבר שיכול להתאים או לשפר את הביצועים של סוללות LiOn, אך ללא העלות הכבדה הכרוכה בייצורם. בתוך משפחת ליתיום יון, המאמצים התמקדו בהוספת רכיבים נוספים כדי להגדיל את יעילות הסוללה תוך הורדת תג המחיר. לדוגמה, סידורי ליתיום קובלט (LiCoO2) נמצאים כעת בטלפונים סלולריים רבים, מחשבים ניידים, מצלמות דיגיטליות ומוצרים לבישים. תאי ליתיום-מנגן (LiMn2O4) משמשים לרוב לכלי עבודה חשמליים, מכשירים רפואיים ומעקות חשמל חשמליים, כמו אלו הנמצאים בכלי רכב חשמליים. (לפרטים נוספים, ראה: מדוע מכוניות טסלה כל כך יקרות? )

נכון לעכשיו, ישנם צוותים העוסקים במחקר ופיתוח כדי להגביר את הביצועים של סוללות מבוססות ליתיום. סוללות ליתיום-אוויר (Li-Air) הן פיתוח חדש ומלהיב שיכול לאפשר קיבולת אחסון אנרגטית גדולה בהרבה - קיבולת של עד פי 10 יותר מאשר סוללת LiOn טיפוסית. סוללות אלה ממש "נושמים" אוויר באמצעות חמצן חופשי לחמצון האנודה. בעוד שטכנולוגיה זו נראית מבטיחה, ישנן מספר בעיות טכנולוגיות, כולל הצטברות מהירה של תוצרי לוואי שהופכים לביצועים ובעיית "מוות פתאומי" בו הסוללה מפסיקה לעבוד ללא אזהרה.

סוללות ליתיום מתכת הן גם הן פיתוח מרשים, ומבטיחות יעילות אנרגיה כמעט פי ארבעה מהטכנולוגיה הנוכחית של סוללות מכוניות חשמליות. סוג זה של סוללה הוא גם הרבה פחות יקר לייצור, מה שיוזיל את עלות המוצרים המשתמשים בהם. עם זאת, בעיות בטיחות מהוות דאגה עיקרית מכיוון שמצברים אלו יכולים להתחמם, לגרום לשריפה או להתפוצץ אם הם נפגעים. טכנולוגיות חדשות נוספות שעובדות עליהן כוללות ליתיום-גופרית וסיליקון-פחמן, אך תאים אלה עדיין נמצאים בשלבים המוקדמים של המחקר וטרם קיימים קיימא מבחינה מסחרית. ישנם גם כמה התפתחויות המתרחשות סביב סוללות המונעות סולאריות.

השקעה בטכנולוגיית סוללות

אם וכאשר טכנולוגיית הסוללה תמריא בכיוונים החדשים והמלהיבים הללו, היא תוריד את עלות הייצור של מוצרי אלקטרוניקה צרכניים וגם עבור רכבים חשמליים כמו אלו המיוצרים על ידי טסלה מוטורס (TSLA). טסלה הודיעה לאחרונה על הקמת 'גיג-מפעל' שתייצר לא רק יותר כלי רכב אלא גם תייצר סוללות LiOn משלה בבית, בשילוב עם ענקית האלקטרוניקה היפנית Panasonic (ADR: PCRFY). על ידי לקיחת ידיהם של בעיית ייצור הסוללות בידיהם, ייתכן שטסלה מצאה דרך נהדרת להשיג חשיפה השקעה הן למכוניות חשמליות והן לטכנולוגיית סוללות.

שוק טכנולוגיות הסוללות הוא מעט קוצר ראייה עם טכנולוגיות חדשות, פיתוחים ושותפויות שמאמצים את הענף קדימה. דו"ח החברות המייצרות סוללות ליתיום-יון של חברת Visiongain 2018 "מספק תובנה רבה על שוק טכנולוגיות הסוללות ויצרני המובילים שלה. החברות בדוח כוללות את הדברים הבאים:

• A123 מערכות בע"מ תאגיד אספקת אנרגיה רכב (AESC) תעשיה תעופתית של סין (AVIC) חברת BYD בע"מ. CBAK טכנולוגיות אנרגיה בע"מ Comtemporary Amperex Technology Ltd (CATL) GS Yuasa Corporation. היי. כימית ושות 'בע"מ ג'ונסון Controls International Plc. LG Chem Microvast בע"מ Panasonic Corporation Saft סוללות Samsung SDI בע"מ בע"מ TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL) טסלה בע"מ Tianjin Lishen סוללה משותפת-מניות ושות 'בע"מ Tianneng Power International בע"מ Toshiba Corporation

שמות בולטים אחרים בענף הסוללות כוללים את הדברים הבאים:

• ארוטק קורפ (ARTX) מפתחת ומפיצה סוללות ליתיום ואבץ-אוויר ומונה את צבא ארה"ב בקרב לקוחותיה. PolyPore Inc. (PPO) מייצרת סוללות ליתיום פולימר מתמחות ביותר בעיקר לשימושים תעשייתיים ורפואיים. Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) הוא חברת אנרגיה אלטרנטיבית שיש לה מיזם משותף בבעלות מרבית עם דלפי רכב (DLPH) ליצירת פתרונות סוללה לרכבים חשמליים. היידייל גרפין תעשיות PLC (LON: HAYD) היא חברה בריטניה הממנפת ננו-טכנולוגיה ואת הגרפן החומר לייצור, בין היתר סוללות מבוססות גרפן. חומרים גרפיים מיושמים (OTCMKTS: APGMF) עורכים גם מחקר עבור יישומים מבוססי גרפן. EnerSys הוא משחק טהור על סוללות. כיום היא יצרנית הסוללות התעשייתיות הגדולה בעולם.

יש גם ה- Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). תעודת סל זו מבקשת לעקוב אחר מדד הליתיום הגלובלי של Solactive ומספקת חשיפה לתיק מגוון של חברות הנסחרות בבורסה המתמקדות בעיקר בליתיום כולל כריית ליתיום, זיקוק ליתיום ושימוש בליתיום בייצור סוללות. האחזקות המובילות בתעודת סל LIT החל מאוקטובר 2018 כללו את הדברים הבאים:

• 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%

בשורה התחתונה

סוללות חשמל תמיד היו חשובות בעידן המודרני. עם זאת, עם הופעת המחשוב הנייד ומכוניות חשמליות, חשיבותם רק תמשיך לצמוח. נכון לעכשיו, למשל, חבילות הסוללה מהוות יותר ממחצית העלות של רכב טסלה.

בגלל חשיבותם ההולכת וגוברת, מחקר על סוללות נטענות חדשות וטובות יותר צובר תאוצה. סוללות ליתיום-אוויר וליתיום-מתכת עשויות להתברר כקידמה החשובה. אם בסופו של דבר הטכנולוגיות הללו משתלמות, השקעה בחברות גדולות העוסקות בייצור סוללות, ביצרני ליתיום-יון-טהורים או חשיפה עקיפה באמצעות יצרני מתכת ליתיום יכולים לעזור לחזק את הביצועים העתידיים של התיק. ( לפרטים נוספים, ראה: השקעה במגטראנד הבא: ליתיום .)