Energi
Har din elbils batterikapacitet mindsket? Skyld hydrogen
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Batteriers energitab
Even after decades of utilizing them in electronics—and now EVs—we still do not fully understand lithium-ion batteries. For example, one such issue is the tendency of batteries to self-discharge over time. This is an issue that tends to become larger over time, and a major reason why batteries reach the end of their useful life after 7-10 years in most cases.
Selvafladning er også et problem for batterikemi, der ikke bruger kobolt, hvilket begrænser deres udbredelse, selvom kobolt er dyrt og produceres under forhold, der ofte krænker menneskerettighederne.
Indtil for nylig antog forskere, at selvafladning var forbundet med lithium‑ioner (se nedenfor for flere detaljer). Men det ser ud til, at dette ikke var sandt.
Forskere offentliggjorde for nylig deres fund, at protoner (hydrogenkerner) faktisk er ansvarlige for selvafladning. Dette baner vejen for nye design og metoder til at afbøde problemet, hvilket potentielt kan forbedre fremtidige batterier betydeligt.
De offentliggjorde deres resultater i den prestigefyldte publikation Science under titlen “Opløsningsmiddelmedieret oxidhydrogenering i lagdelte katoder”.
Dette blev opnået gennem en massiv samarbejdsindsats, der samlede forskere fra University of Colorado, DEVCOM Army Research Laboratory, SLAC National Accelerator Laboratory, Argonne National Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, University of Houston, National Renewable Energy Laboratory, Oregon State University, Stanford University, Lawrence Berkeley National Laboratory og National Taiwan University.
Det tidligere paradigme
Lithium‑batterier fungerer ved, at lithium‑ioner flyttes fra anodesiden til katodesiden gennem en elektrolyt. Denne strøm skaber en elektrisk strøm. Processen vendes om, når batteriet oplades.
Kilde: ResearchGate
Indtil nu var antagelsen, at selvafladning var forbundet med, at lithium‑ioner sidder fast i katoden og derfor ikke vender tilbage til anoden under opladning, hvilket reducerer de tilgængelige ioner til at generere strøm.
Dette har været centralt for at forbedre lithium‑ion‑designs, med mange forsøg på at optimere lithium‑ionernes strøm og gøre deres tilbagevenden til anoden så perfekt som muligt. Det ser dog ud til, at dette ikke er den egentlige problemstilling.
Hydrogen overtager litiumpladser
Forskerne var i stand til at analysere batterimaterialet i dybden ved hjælp af en kraftfuld røntgenmaskine på det amerikanske energiministeriums Argonne National Laboratory i Illinois.
Ved at gøre dette opdagede de, at hydrogenmolekyler fra batteriets elektrolyt bevæger sig ind i katodematerialet og overtager litium‑ionernes pladser. Dette medførte et fald i den tilgængelige plads for litium‑ioner, hvilket reducerer batterikapaciteten.
Dette sker primært i den lagdelte overgangsmetal‑oxid i katoden.
Desuden beskadiger denne proces også fysisk katoden, hvilket forårsager revner og accelererer batteriets nedbrydning.
Så hydrogen‑protonerne reducerer ikke kun batteriets levetid ved at mindske kapaciteten, men også ved at forårsage direkte skader, som indtil nu blev antaget at være forårsaget af lithium‑ioner.
Direkte potentiale
Løsning af EV-begrænsninger
En væsentlig begrænsning ved EV‑adoption og overgangen til kobolt‑fri batterier er, at alternative kemier har en relativt lavere rækkevidde. For nogle førere er dette en uacceptabel begrænsning sammenlignet med benzinbiler.
Bekymringen for, at batteripakken holder kortere end resten af bilen, hvilket fører til uforudsigelige ekstraomkostninger, er også en stor hindring for mange i at skifte til elbiler. Især da de fleste EV‑modeller stadig er noget dyrere at købe.
Den korte levetid er også en økologisk bekymring, da det betyder, at der skal udvindes mere materiale, der forbruges mere energi til at producere batterierne, og der skal lægges mere arbejde i genanvendelse.
Forbedring af katoders levetid
Nu hvor vi ved, at hydrogen – ikke lithium – er skyld i katodnedbrydning, er vi mere tilbøjelige til at finde effektive løsninger. Forskerne diskuterer for eksempel brugen af en særlig belægning på katoden, som kan blokere hydrogenmolekylerne.
En anden mulighed er at anvende andre elektrolytter, der fra starten af ikke genererer hydrogen.
Faststofbatterier
Dette er også en opmuntrende opdagelse for faststofbatterier. Da disse design overhovedet ikke bruger en elektrolyt, kan de være fuldstændig immune over for de problemer, der opstår fra hydrogen dannet af elektrolytten.
I sig selv kan dette forklare noget af den bemærkelsesværdige ydeevne for faststofbatterier.
Investering i avancerede batteriteknologier
Batterier er i centrum af elektrificeringstendenzen, som i sig selv er en flertrillion-dollar indsats for at fjerne fossile brændstoffer fra vores energikilder. Mere pålidelige, billigere eller mere holdbare batterier vil være i centrum af bestræbelserne på at ‘grønne’ vores energisystem.
Du kan investere i batterirelaterede virksomheder gennem mange mæglere, og du kan her på securities.io finde vores anbefalinger for de bedste mæglere i USA, Canada, Australien, Storbritannien, såvel som mange andre lande.
Hvis du ikke er interesseret i at vælge specifikke batterivirksomheder, kan du også kigge på batteri‑ETF’er som Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Global X’s Lithium & Battery Tech ETF (LIT), eller WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), som vil give en mere diversificeret eksponering til at drage fordel af den voksende batteriindustri.
Eller du kan se vores artikel om “Top 10 batteriaktier at investere i” og “Top 10 batterimetaller & vedvarende energi minedrift aktier”.
Avancerede batterivirksomheder
1. CATL (300750.SZ)
Vi har allerede talt om CATL’s teknologiske førerposition. Virksomheden er den globale leder inden for batteriproduktion og producerer mere end halvdelen af den globale batterivolumen. Den er til stede i alle trin af batteriproduktionens forsyningskæde og er en førende inden for batteriteknologi.
Dette gælder for lithium‑ion‑batterier, hvor virksomheden har været en veletableret leder i lang tid. Nu virker den lille i sammenligning med den seneste meddelelse.
CATL has also announced in the past impressive progress on multiple other battery types :
- Et 12.000‑cyklers ultra‑langtidsholdbart batteri til energilagring i stor skala, med 18.000 cyklusser som langsigtet mål.
- Et 700 km LFP (Lithium‑jern‑fosfat) batteri, der oplader 400 km rækkevidde på 10 minuttervirker nu lille i sammenligning med den seneste meddelelse.
- Et 500 Wh/kg batteri, potentielt muliggørende elektrificering af passagerfly.
- Masseproduktion af 160 Wh/kg natrium‑ion‑batterier med et mål på 200 Wh/kg.
Kilde: CATL
CATL har også investeret 3.25B i batterigenanvendelseskapacitet i Kina. CATL har notably achieved a remarkable recovery rate of 99,6 % for nikkel, kobolt, mangan og 91 % for lithium.
Takket være sin skala, fokus og FoU‑resultater er CATL sandsynligvis i front inden for batteriinovation, -produktion og -genanvendelse.
Dette gør den til en nøglepartner for EV‑producenter, herunder Tesla (TSLA ), NIO, Ford, Stellantis osv., med Hyundai for nylig tilføjet til CATL’s voksende række af strategiske alliancer.
Derudover kan de erfaringer, der er opnået i én kemi, anvendes i en anden, så vi måske snart ser honningkage‑ eller kondenseret‑tilstand natrium‑ion‑batterier som eksempel. Skalaøkonomierne ved at producere halvdelen af verdens batterier er også sandsynligvis gældende for hele virksomheden, uanset den specifikke teknologi, der anvendes i et enkelt produkt.
2. BYD (BYDDY)
En langvarig udfordrer af Tesla på EV‑markedet, BYD er blevet en seriøs konkurrent ikke kun for Tesla, men for praktisk talt alle bilproducenter.
Virksomheden udviklede sig fra sin oprindelse som leverandør af lithium‑ion‑telefonbatterier til at sælge næsten lige så mange elbiler som Tesla i Kina (verdens største EV‑marked) og være den bedst‑sælgende elbil i Thailand, Sverige, Australien, New Zealand, Singapore, Israel og Brasilien.
BYD er en stor del af hvorfor Kina pludselig blev verdens største bil-eksportør i 2023, og overgik Japan. Virksomhedens aggressive udenlandske ekspansion understøttes også af nye fabrikker, som i Ungarn.
Og med udgivelsen af $10.000‑$12.000 biler som Seagul, der bruger natrium‑batterier, kan et helt nyt marked åbne for BYD‑elbiler.
Stadig en batteriproducent i sin kerne er BYD en seriøs udfordrer til CATL på LFP‑batterimarkedet (lithium‑jern‑fosfat), med en markedsandel på 41,1 % i Kina (sammenlignet med CATL’s 33,9 %).
‘Floden’ af billige elbiler, som BYD producerer til de europæiske og amerikanske markeder, vil sandsynligvis mødes med en vis beskyttelsesisme (selv over de nyligt indførte toldsatser), hvilket kan hæmme BYD’s vækst.
Men samtidig er billige kinesiske elbiler allerede en stor succes i resten af verden, som ikke har mange indenlandske bilproducenter at beskytte, herunder hele Sydamerika, Rusland, Afrika, Mellemøsten og Sydøstasien.
Dette udgør flere milliarder af potentielle kunder for BYD, der bor i lande, som er ivrige efter at opnå en geopolitisk balance og forblive i gode relationer med både Vesten og Kina, så det er usandsynligt, at der opstår for stærke protektionistiske barrierer.
Også i EU eller USA kan BYD forblive konkurrencedygtig, takket være de meget højere priser fra lokale EV‑producenter sammenlignet med priserne i Kina, samt lokaliseringen af produktionen uden for Kina til disse markeder, for eksempel i Østeuropa, Mexico eller Tyrkiet.
