Σε αναζήτηση αποθεμάτων μπαταριών στερεάς κατάστασης

από την Debra Fiakas, CFA

Η μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα ή η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται είναι η αποστολή κάθε προγραμματιστή μπαταριών. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενεργειακή πυκνότητα, τόσο περισσότερο μια μπαταρία μπορεί να εξυπηρετήσει τον ιδιοκτήτη της. Οι επιστήμονες έχουν προσαρμόσει τη χημεία που κυκλοφορεί, καλύπτουν τα ηλεκτρόδια σε εξωτικά μέταλλα και διαφοροποιούν τα συμβατικά σχέδια μπαταριών. Η συζήτηση διαχέεται ακόμη και στην αλυσίδα εφοδιασμού πρώτων υλών, όπως πρόσφατα έγινε σχετικά με τη χρήση ακριβού και μερικές φορές δύσκολου κοβαλτίου ως πρόσθετου στα σχέδια μπαταριών ιόντων λιθίου. Άλλοι προσπαθούν να δαμάσουν το πυρίτιο για χρήση σε ανόδους μπαταρίας.

Ίσως οι πιο τολμηροί προγραμματιστές έχουν εγκαταλείψει εντελώς τη συμβατική σχεδίαση μπαταριών. Η νέα τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης βασίζεται σε στερεά μεταλλικά ηλεκτρόδια και ακόμη και σε στερεό ηλεκτρολύτη. Η χημεία είναι γενικά η ίδια όπως όταν ο υγρός ηλεκτρολύτης αλληλεπιδρά με τα ηλεκτρόδια. Ωστόσο, ο νέος σχεδιασμός αποφεύγει τη διαρροή και τη διάβρωση στα ηλεκτρόδια, μειώνοντας τον κίνδυνο πυρκαγιάς. Υπάρχει επίσης δυνατότητα για μικρότερο παράγοντα μορφής που σημαίνει λιγότερο βάρος από τις συμβατικές μπαταρίες. Οι πρόσφατες εξελίξεις δείχνουν επίσης ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπορούν να ξεπεράσουν τους περιορισμούς της ενεργειακής πυκνότητας.

Γιατί δεν ακούμε περισσότερα για τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης; Ή να τα βρούμε στις πολλές ηλεκτρονικές συσκευές μας; Υπάρχουν ακόμη ζητήματα προς επίλυση, όπως ποια υλικά είναι τα πιο αποτελεσματικά και ποιες τεχνικές παραγωγής αποδίδουν το χαμηλότερο τελικό προϊόν. Αυτές οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης που έφτασαν στην αγορά έχουν περιοριστεί σε μικρές κυψέλες που μπορούν να ανταγωνιστούν τις καθιερωμένες και προσιτές τεχνολογίες μπαταριών.

Εκτός από την επίλυση των ζητημάτων της οικονομικής τιμής και της κλίμακας, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν επίσης τεχνολογικές προκλήσεις. Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι πολύ πιο ασφαλείς, αλλά υπάρχει το θέμα των δενδριτών, μιας συσσώρευσης κρυστάλλου μετάλλου λιθίου στις άνοδοι που σχηματίζονται καθώς η μπαταρία φορτίζεται και αποφορτίζεται. Η συσσώρευση δενδρίτη μειώνει την ποσότητα της χωρητικότητας του στερεού ηλεκτρολύτη και συνεπώς το αποθηκευμένο φορτίο. Ορισμένοι προγραμματιστές έχουν στραφεί σε κεραμικό «φράγμα» για στερεούς ηλεκτρολύτες που είναι στεγανοί στο λίθιο και εμποδίζουν το σχηματισμό δενδρίτη.

Με την επίλυση του προβλήματος των δενδριτών, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης αναμένεται να προσφέρουν στους καταναλωτές ορισμένα δελεαστικά πλεονεκτήματα απόδοσης: ταχύτερη φόρτιση, υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μεγαλύτερη ασφάλεια. Πότε μπορούν οι καταναλωτές να περιμένουν να αποκτήσουν μπαταρίες στερεάς κατάστασης;

Οι πρώτες εμπορικά διαθέσιμες μπαταρίες στερεάς κατάστασης είναι ένας συγκεκριμένος τύπος που ονομάζονται μπαταρίες λεπτής μεμβράνης. Αυτές οι μπαταρίες νανο-μεγέθους αποτελούνται από πολυεπίπεδα υλικά που λειτουργούν ως ηλεκτρόδια και ηλεκτρολύτης. Πράγματι, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης λεπτής μεμβράνης μοιάζουν στη δομή τους με τις συμβατικές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες εκτός από το ότι είναι πολύ λεπτές και εύκαμπτες. Εκτός από το μικρότερο βάρος και το μικρό μέγεθος, οι μπαταρίες λεπτής μεμβράνης προσφέρουν υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα για μικρότερες ηλεκτρονικές συσκευές όπως βηματοδότες, ασύρματους αισθητήρες, έξυπνες κάρτες και ετικέτες αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων.

Τεχνολογία μπροστινών άκρων (FET) πρόσφατα ανακοίνωσε συμφωνία με STMicroelectronics (STM: NYSE) να φέρει στην αγορά μια εξαιρετικά λεπτή επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Η ιδιωτική FET λέει ότι είναι Νανοενέργεια Οι μπαταρίες έχουν πάχος μόνο 200 μικρά και υπόσχονται μεγάλη διάρκεια ζωής με περισσότερους από 1.000 κύκλους με 50% εκφόρτιση. Οι εταίροι ελπίζουν να κατακτήσουν ένα μεγαλύτερο μέρος της αγοράς μπαταριών λεπτής μεμβράνης που ήταν μετρήθηκε από την εταιρεία έρευνας του κλάδου, iMarcσε αξία 372 εκατομμυρίων δολαρίων το 2018.

Υπάρχουν και άλλες αγορές που διψούν για καλύτερες μπαταρίες. Ιδιωτική Fisker, Inc. αναμένει να φτάσει στην αγορά με την μπαταρία του ηλεκτρικού αυτοκινήτου μέχρι το 2022, αλλά Toyota Motor (TM: NYSE) πιστεύει ότι είναι συνεργασία με την Panasonic Corp. (6752.T) θα φέρει στην αγορά μια μπαταρία αυτοκινήτου στερεάς κατάστασης ήδη από το 2020. Το Volkswagen Group και το BMW Group συνεργάζονται με QuantumScapeκαι Μπαταρία SolidPowerαντίστοιχα, αλλά κανένας από τους παίκτες δεν έχει δεσμευτεί για ημερομηνίες κυκλοφορίας.

Μην περιμένετε μπαταρίες στερεάς κατάστασης για αποθήκευση ενέργειας σε κλίμακα χρησιμότητας σύντομα. Μέχρι στιγμής, κανένας από τους επιλεγμένους προγραμματιστές στην παρακάτω λίστα δεν έχει βάλει στόχο τους πελάτες ηλιακής ή αιολικής ενέργειας. Αυτό δεν σημαίνει ότι αυτές οι εφαρμογές δεν θα δουν μια μπαταρία στερεάς κατάστασης να έρχεται στο δρόμο τους. Ο Όμιλος CleanTech εκτιμά ότι οι επενδυτές έχουν δεσμεύσει πάνω από 1,7 δισεκατομμύρια δολάρια για την ανάπτυξη μπαταριών στερεάς κατάστασης τα τελευταία πέντε χρόνια. Ακόμα πελάτες με απαιτήσεις μεγάλης κλίμακας δεν έχουν δει ακόμη όλους τους καρπούς αυτής της επένδυσης.

Μπορεί να χρειαστούν περισσότερα κεφάλαια – και αυτό μπορεί να είναι καλό για τους επενδυτές που θέλουν μερίδιο σε αυτήν την τελευταία τεχνολογία μπαταριών. Η παρακάτω λίστα παρέχει τα ονόματα μερικών εταιρειών που πρέπει να παρακολουθήσετε για μελλοντικές ευκαιρίες. Αξίζει να σημειωθεί ότι αρκετές από τις ιδιωτικές εταιρείες έχουν προσελκύσει την προσοχή ορισμένων σημαντικών εταιρειών και στρατηγικών παικτών στους κλάδους των υπολογιστών και της αυτοκινητοβιομηχανίας, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη των τεχνολογιών τους. Ιδιαίτερα πολλά από αυτά που έχουν λάβει στρατηγική επένδυση επωφελούνται από έναν εταίρο που μπορεί να ανοίξει πόρτες σε εμπορικές αγορές. Πολλοί από αυτούς τους στρατηγικούς επενδυτές είναι ήδη δημόσιες εταιρείες, προσφέροντας από νωρίς ένα εισιτήριο στον διαγωνισμό μπαταριών στερεάς κατάστασης.

Ούτε ο συγγραφέας του ημερολογίου Ιστού Small Cap Strategist, η Crystal Equity Research ούτε οι θυγατρικές της έχουν ωφέλιμο συμφέρον για τις εταιρείες που αναφέρονται στο παρόν.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά στο Ιστολόγιο Small Cap Strategist στις 14/6/19 ως “The Solid State Of Batteries”.