Επενδύοντας στα Επιτεύγματα του Βραβείου Νόμπελ: Μπαταρίες Λιθίου‑Ιόντων για την Εξοσδιοποίηση του Κόσμου

Ιστορία του Βραβείου Νόμπελ

Το Βραβείο Νόμπελ είναι το πιο αξιόπρεπο βραβείο στον επιστημονικό κόσμο. Δημιουργήθηκε σύμφωνα με τη διαθήκη του κ. Alfred Nobel για να απονέμει ένα βραβείο “σ’ εκείνους που, κατά το προηγούμενο έτος, παρείχαν το μεγαλύτερο όφελος στην ανθρωπότητα” στη φυσική, τη χημεία, τη φυσιολογία ή ιατρική, τη λογοτεχνία και την ειρήνη. Ένα έκτο βραβείο δημιουργήθηκε αργότερα για τις οικονομικές επιστήμες από την Σουηδική κεντρική τράπεζα.

Η απόφαση για το ποιος θα λάβει το βραβείο ανήκει σε πολλαπλά Σουηδικά ακαδημαϊκά ιδρύματα.

Ανησυχίες για την Κληρονομιά

Η απόφαση να δημιουργήσει το Βραβείο Νόμπελ ο Alfred Nobel ήρθε μετά την ανάγνωση του δικού του νεκρολογίου, μετά από ένα λάθος μιας γαλλικής εφημερίδας που παρερμήνευσε τα νέα για τον θάνατο του αδερφού του. Τίτλος «Ο Έμπορος του Θανάτου Πέθανε», το γαλλικό άρθρο κατηγορούσε τον Nobel για την εφεύρεση των καπνό-απαγορευμένων εκρηκτικών, από τα οποία η δυναμίτη ήταν η πιο διάσημη.

Οι εφευρέσεις του είχαν τεράστια επιρροή στη διαμόρφωση του σύγχρονου πολέμου, και ο Nobel αγόρασε ένα τεράστιο εργοστάσιο σιδήρου και χάλυβα για να το μετατρέψει σε κύριο κατασκευαστή όπλων. Ως πρώτα χημικός, μηχανικός και εφευρέτης, συνειδητοποίησε ότι δεν ήθελε η κληρονομιά του να είναι αυτή ενός ανθρώπου που θυμόταν για το κέρδος που απέκτησε από τον πόλεμο και το θάνατο άλλων.

Βραβείο Νόμπελ

Σήμερα, η περιουσία του Nobel φυλάσσεται σε ένα ταμείο που επενδύεται για να παράγει εισόδημα που χρηματοδοτεί το Ίδρυμα Νόμπελ και το χρυσό μετάλλιο με πράσινη χρυσή επικάλυψη, το δίπλωμα και το χρηματικό έπαθλο των 11 εκατομμυρίων SEK (περίπου 1 εκατομμύριο δολάρια) που απονέμεται στους νικητές.

Πηγή: Britannica

Συχνά, τα χρήματα του Βραβείου Νόμπελ διαιρούνται μεταξύ πολλών νικητών, ειδικά σε επιστημονικούς τομείς όπου είναι σύνηθες να συμβάλλουν 2 ή 3 κορυφαία πρόσωπα μαζί ή παράλληλα σε μια επαναστατική ανακάλυψη.

Κατά τα χρόνια, το Βραβείο Νόμπελ έγινε το ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟ βραβείο, προσπαθώντας να βρει ισορροπία μεταξύ θεωρητικών και πολύ πρακτικών ανακαλύψεων. Έχει επιβραβεύσει επιτεύγματα που έθεσαν τα θεμέλια του σύγχρονου κόσμου όπως η ραδιενέργεια, τα αντιβιοτικά, οι ακτίνες Χ, ή το PCR, καθώς και θεμελιώδη επιστήμη όπως η πηγή ενέργειας του ήλιου, το φορτίο του ηλεκτρονίου, η ατομική δομή, ή η υπερρευστότητα.

Μια Μπαταρία για Όλα

Σήμερα, η ηλεκτροποίηση φαίνεται ως μια ασταμάτητη τάση, που καταλαμβάνει τα ενεργειακά μας συστήματα και αντικαθιστά τα ορυκτά καύσιμα, από τα ηλεκτρικά οχήματα μέχρι τις αντλίες θερμότητας. Τίποτα από όλα αυτά δεν θα ήταν δυνατό χωρίς την εμφάνιση μπαταριών πολύ πιο ισχυρών από τα προηγούμενα σχέδια που βασίζονταν σε μέταλλο και οξύ.

Οι μπαταρίες, ως γενική έννοια, λειτουργούν αποθηκεύοντας ηλεκτρισμό και απελευθερώνοντάς τον ξανά. Ενώ ορισμένες μπαταρίες είναι μονής χρήσης, οι πιο χρήσιμες μπαταρίες είναι επαναφορτιζόμενες. Για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, η μπαταρία μολύβδου‑οξέος, εφευρεθείσα στα μέσα του 1800, ήταν η κυρίαρχη μορφή επαναφορτιζόμενης μπαταρίας χάρη στο χαμηλό κόστος και την ανθεκτικότητά της.

Πηγή: Electrical 4 U

Στην πιο απλή τους μορφή, οι μπαταρίες μολύβδου‑οξέος λειτουργούν μεταφέροντας ιόντα θείου από το οξύ στα άτομα του μολύβδου κατά τη φόρτιση και αντιστρέφοντας αυτή τη αντίδραση κατά την εκφόρτιση.

Πηγή: PV Education

Αυτό το σχέδιο παρέμεινε η κυρίαρχη μορφή μπαταρίας, αλλά περιοριζόταν από αρκετά προβλήματα:

• Βαρύ βάρος
• Διαβρωματικά υλικά.
• Σχετικά σύντομη διάρκεια ζωής με μόνο μερικές εκατοντάδες έως χίλιες κύκλους.
• Αυτοαποφόρτιση με την πάροδο του χρόνου.
• Περιορισμένη αποθήκευση ενέργειας/πυκνότητα ενέργειας.

Όλοι αυτοί οι περιοριστικοί παράγοντες έκαναν τη μπαταρία μολύβδου‑οξέος καλή επιλογή για εφαρμογές χαμηλής ισχύος όπως η λειτουργία των σπινθήρων και του ραδιοφώνου ενός βενζινοκίνητου αυτοκινήτου. Αλλά οτιδήποτε πιο απαιτητικό, από την ηλεκτρονική μέχρι την αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων, δεν θα λειτουργούσε με αυτό το είδος μπαταρίας.

Αυτό άλλαξε χάρη στη συνδυασμένη δουλειά τριών διαφορετικών ερευνητών, John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, και Akira Yoshino. Μαζί, κέρδισαν το Βραβείο Νόμπελ το 2019 στη Χημεία για τη συμβολή τους στη δημιουργία της μπαταρίας λιθίου‑ιόντων.

Πηγή: Nobel Prize

Σήμερα, οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων έχουν μετακινηθεί από την τροφοδοσία υπολογιστών, smartphones και power banks σε ηλεκτρικά οχήματα, δίκτυα ενέργειας και ίσως σύντομα και αεροπλάνα.

Μοναδικές Ηλεκτρικές Ιδιότητες του Λιθίου

Το λίθιο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1817 από Σουηδούς χημικούς. Είναι το ελαφρύτερο στερεό στοιχείο, με ατομικό αριθμό 3 (μόνο 3 πρωτόνια στον πυρήνα του).

Πηγή: Medium

Το μικρό μέγεθος των ατόμων του λιθίου σημαίνει ότι έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους τροχιά, και όταν αυτό το ηλεκτρόνιο μετακινείται σε άλλο άτομο, δημιουργείται μια τεράστια αλλαγή ηλεκτρικού δυναμικού ανά άτομο.

Ενώ αυτή η ακραία αντιδρεστικότητα είναι ιδανική για χρήση σε μπαταρίες, φέρνει μαζί της ορισμένους κινδύνους. Λόγω της υψηλής αντιδρεστικότητας του στοιχείου, υπάρχει η δυνατότητα το καθαρό μέταλλο λίθιο να αυτοανάψει όταν έρθει σε επαφή με νερό ή αέρα. Αυτό είναι κάπως παρόμοιο με το μεταλλικό νάτριο ή το μαγνήσιο.

Οι περισσότερες μπαταρίες λειτουργούν γύρω από το βασικό concept ενός αρνητικού ανόδου και ενός θετικού καθόδου, συνδεδεμένα με ένα υγρό ηλεκτρολύτη.

Πηγή: Nobel Prize

Η ακραία αντιδρεστικότητα του λιθίου σήμαινε ότι ο ηλεκτρολύτης δεν μπορούσε να είναι βασισμένος σε νερό. Στη δεκαετία του 1960, σχεδιάστηκαν αρκετοί τέτοιοι ηλεκτρολύτες χρησιμοποιώντας οργανικές (βασισμένες σε άνθρακα) ενώσεις, προκειμένου να βρεθεί το σωστό μείγμα αδρανοποίησης, σημείου τήξης, σταθερότητας οξείδωσης, διαλυτότητας ιόντων λιθίου και αλατιών, ρυθμών μεταφοράς ιόντων/ηλεκτρονίων, ιξώδους κ.λπ.

Πηγή: Nobel Prize

Ο αρχικός σχεδιασμός των μπαταριών λιθίου‑ιόντων χρησιμοποίησε μεταλλικό λίθιο ως ανόδιο και ανθρακικές ενώσεις ως ηλεκτρολύτες. Αλλά η εύρεση του κατάλληλου υλικού για τον καθόδιο ήταν πιο δύσκολη.

Η Μεγάλη Πετρέλαιο Δημιουργεί Μπαταρίες Λιθίου

Παρά το παράδοξο, η γένεση της σύγχρονης μπαταρίας λιθίου‑ιόντων, η οποία τελικά θα απειλούσε το αυτοκίνητο με εσωτερική καύση, αναπτύχθηκε στην «Μεγάλη Πετρέλαιο» Exxon Research and Engineering Company.

Στη δεκαετία του 1970, η ιδέα του «κορυφής πετρελαίου», ή η εξάντληση των αποθεμάτων πετρελαίου, θεωρήθηκε σοβαρή απειλή από τις πετρελαϊκές εταιρείες. Προσπαθώντας να διασφαλίσουν τη συνεχή παρουσία τους στον ενεργειακό τομέα, η Exxon πρόσληψε μερικούς από τους κορυφαίους επιστήμονες του πεδίου. Τους παρείχε γενναιόδωρα ερευνητικά προϋπολογισμούς συνδυασμένα με τη σπάνια ελευθερία να ακολουθήσουν ανεξάρτητα την ιδέα που θεωρούσαν πιο υποσχόμενη.

Μεταξύ τους ήταν Stanley Whittingham, ερευνητής του Πανεπιστημίου Stanford που ειδικευόταν στην «διαπλοκή». Η διαπλοκή είναι το φαινόμενο όπου οπές μεγέθους ατόμου σε ένα υλικό μπορούν να δεσμεύσουν ιόντα.

Η διαπλοκή θα αποτελούσε το ιδανικό υλικό για την κατασκευή ενός καθόδου για μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, κρατώντας τα ιόντα λιθίου στα κενά.

Αυτό, ωστόσο, απαιτούσε πολύ έρευνα, καθώς ο καθόδιος έπρεπε επίσης να πληροί μια μακρά λίστα προδιαγραφών:

• Να μην διαλύεται στο ηλεκτρολύτη.
• Να μην υπάρχει διαπλοκή του ηλεκτρολύτη.
• Η διαπλοκή πρέπει να είναι αντιστροφή.
• Ελάχιστες δομικές αλλαγές κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση.
• Να μπορεί να λειτουργεί σε περιβάλλον δωματίου και πίεσης.

Ο Whittingham τελικά κατέληξε στο τιτανίου διθειούχο (TiS2), μετά από εξέταση του ταλάντιου διθειούχου, αλλά προτιμώντας το τιτάνιο λόγω του βαρύ βάρους του ταλάντιου.

Πηγή: Nobel Prize

Για να ενισχύσουν την απόδοση, βρήκαν μια μέθοδο χρήσης σκόνης TiS2 αναμεμειγμένης με τεφλόν και προσαρτημένη σε σιδερένια υποστήριξη, περιτριγυρισμένη από πολυπροπυλένιο φιλμ και μέταλλο λίθιο.

Το Πρόβλημα των Δενδρίτιδων

Ένα πρόβλημα εξακολουθούσε να στοιχειώνει την υποσχόμενη μπαταρία λιθίου‑ιόντων. Κατά τη διάρκεια πολλών κύκλων φόρτισης‑εκφόρτισης, μια δομή σε σχήμα δέντρου, που ονομάζεται δενδρίτιδα, σχηματιζόταν από το λίθιο.

Πηγή: Nobel Prize

Όταν διέσχιζε το μονωτικό που χωρίζει τα 2 τμήματα της μπαταρίας, οι δενδρίτιδες δημιουργούσαν μια συντόμευση. Αυτό το ζήτημα σταμάτησε την ανάπτυξη μιας εμπορικής μπαταρίας λιθίου‑ιόντων στα ίχνη της.

Όταν έφτασαν στο άλλο ηλεκτρόδιο, η μπαταρία συντόμευσε, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε έκρηξη.

Η πυροσβεστική έπρεπε να σβήσει έναν αριθμό πυρκαγιών και τελικά απείλησε να κάνει το εργαστήριο να πληρώσει για τα ειδικά χημικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατάσβεση των πυρκαγιών λιθίου.

Οι δενδρίτιδες έγιναν πιο διαχειρίσιμες προσθέτοντας αλουμίνιο στο ανόδιο λιθίου, δημιουργώντας την πρώτη εμπορική μπαταρία λιθίου‑ιόντων, που χρησιμοποιήθηκε σε ρολόγια το 1976.

Παράλληλα, οι τιμές του πετρελαίου που είχαν εκτοξευθεί στην σταγγαλία του 1970 μειώθηκαν. Ανακαλύφθηκαν επίσης νέες πετρελαϊκές δεξαμενές, μειώνοντας τον φόβο της κορυφής πετρελαίου. Αυτό επίσης μείωσε τα έσοδα και τα κέρδη της Exxon, αναγκάζοντάς την να μειώσει την έρευνα βασικής φύσης και να παραχωρήσει την νεοαναπτυγμένη μπαταρία σε άλλες εταιρείες.

Καλύτερο Υλικό για τον Καθόδιο

Όπου ο Stanley Whittingham δημιούργησε έναν βιώσιμο καθόδιο, ο επόμενος νικητής του Βραβείου Νόμπελ, John Goodenough, θα βελτίωνε το ηλεκτρικό του δυναμικό, ενισχύοντας την απόδοση της μπαταρίας.

Ο Goodenough, φυσικός και μαθηματικός, είχε προηγουμένως συμβάλει στην εφεύρεση της μνήμης τυχαίας πρόσβασης (RAM) στο MIT. Στη συνέχεια μεταφέρθηκε στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης για να ασχοληθεί με την έρευνα ενεργειακών συστημάτων, και ειδικά με μπαταρίες.

Μελετώντας τις νεοαναπτυγμένες μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, συνειδητοποίησε ότι το οξείδιο μετάλλου θα μπορούσε να λειτουργήσει ακόμη καλύτερα από το θειούχο μέταλλο του Whittingham. Μετά από συστηματική έρευνα, βρήκε ότι ο σχεδιασμός λιθίου‑κόβαλτ οξειδίου είχε διπλάσιο ηλεκτρικό δυναμικό σε σχέση με τον προηγούμενο σχεδιασμό, στα 4 V, και δημοσίευσε την ανακάλυψή του το 1980.

Πηγή: Nobel Prize

Αυτός ο σχεδιασμός με βάση το κοβάλτ παρέμεινε το κυρίαρχο χαρακτηριστικό των μπαταριών λιθίου‑ιόντων μέχρι τη τελευταία δεκαετία, όταν άρχισαν να εμφανίζονται εναλλακτικές χημείες χωρίς κοβάλτ. Μια διαδικασία που συνεχίζεται, όπως συζητήσαμε στο άρθρο μας «Σχεδιάζοντας μια Καλύτερη Μπαταρία – Χωρίς Κοβάλτ και Με…TAQ;».

Ένα Νέο Σπίτι για την Έρευνα Λιθίου

Στις δυτικές χώρες, η δραματική πτώση των τιμών του πετρελαίου τη δεκαετία του 1980 μείωσε τη ζήτηση για εναλλακτικές ενεργειακές λύσεις. Ωστόσο, στην Ιαπωνία, η φορητή μικρή καταναλωτική ηλεκτρονική έγινε μια άνθιση βιομηχανία. Χρειαζόταν μια αυξανόμενη παροχή ενέργειας που να είναι επίσης μακράς διάρκειας, ελαφριά και αρκετά μικρή για να χωράει σε Walkmans, κάμερες, υπολογιστές, ασύρματα τηλέφωνα κ.λπ.

Ο Akira Yoshino από την Asahi Kasei Corporation αντιλήφθηκε νωρίς ότι οι μπαταρίες ήταν ο κρίσιμος συνδετικός κρίκος και ότι η βιομηχανία θα τις χρειαστεί.

Οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων ήταν κατάλληλες όσον αφορά την πυκνότητα ενέργειας, και τώρα είχαν έναν καλό καθόδιο με το σχέδιο κοβάλτ του Goodenough. Ωστόσο, το πρόβλημα του ανόδου από μέταλλο λίθιο και των επικίνδυνων δενδρίτιδων παρέμενε.

Ο Yoshino έπειτα έπεισε ότι οι δοκιμές μπαταριών που περιείχαν καθαρό λίθιο, όπως η πτώση βαρύ βάρους πάνω στην μπαταρία, μπορούσαν να δημιουργήσουν ισχυρή έκρηξη. Αυτό ήταν πολύ επικίνδυνο για μεγαλύτερες μπαταρίες ώστε να περάσουν τους νόμους προστασίας καταναλωτών, και θα ήταν οπωσδήποτε μια καταστροφή δημοσίων σχέσεων.

Αφαίρεση του Λιθίου από τον Ανόδο

Το γραφίτης, ή καθαρός άνθρακας, όπως η άκρη ενός μολυβιού, ήταν γνωστό εδώ και πολύ καιρό ως πιθανή αντικατάσταση του μεταλλικού ανόδου λιθίου, λόγω του χαμηλού ηλεκτρικού δυναμικού του σε σχέση με το Li+/Li. Το πρόβλημα ήταν ότι το γραφίτης θα καταστρεφόταν και θα αποσπασόταν στο οργανικό ηλεκτρολύτη.

Η βασική ιδέα του Akira Yoshino που του χάρισε το Βραβείο Νόμπελ ήταν η χρήση πετρελαιοκόκκου αντί του γραφίτη. Ο κόκκος είναι παράγωγο της πετρελαϊκής βιομηχανίας, και ορισμένες ποιότητες του προϊόντος αποδείχθηκαν σταθερές στις απαιτούμενες συνθήκες για τη δημιουργία μπαταρίας λιθίου‑ιόντων.

Ο Yoshino μέτρησε επίσης ότι ο ανόδος από κόκκο με τα κατάλληλα επίπεδα κρυσταλλικότητας μπορούσε να φιλοξενήσει και να απελευθερώσει μεγάλες ποσότητες ιόντων λιθίου. Αυτός ο σχεδιασμός ήταν πολύ πιο ασφαλής, ανοίγοντας το δρόμο για την εμπορευματοποίηση μεγαλύτερων μπαταριών λιθίου‑ιόντων.

Ο Yoshino συνέχισε να κατασκευάσει μια τέτοια μπαταρία με τον νέο του ανόδο από κόκκο και τον καθόδιο κοβάλτ του Goodenough.

Θα κυκλοφόρησε εμπορικά το 1991 από τη Sony και την Asahi Kasei, 11 χρόνια μετά την ανακάλυψη του Goodenough και 15 χρόνια μετά την πρώτη εμπορική μπαταρία λιθίου‑ιόντων του Whittingham.

Πηγή: Nobel Prize

Κληρονομιά και Συνεχιζόμενη Σημασία των Μπαταριών Λιθίου‑Ιόντων

Οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων του Yoshino με κόκκο/κοβάλτ έφτασαν γρήγορα σε όλες τις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές. Μαζί, εξελίχθηκαν παράλληλα με την πρόοδο στην υπολογιστική και την ηλεκτρονική, δημιουργώντας διαδοχικά φορητούς υπολογιστές, mp3 players, smartphones, χειροκίνητες κονσόλες και tablets που είναι πανταχού παρόντες στη ζωή μας.

Το λιθίου‑ιόντων θα υποστεί μια νέα επανάσταση με την εμφάνιση των ηλεκτρικών οχημάτων. Αρχικά ενισχύθηκαν από την Tesla (TSLA ) και τις κινεζικές κατασκευάστριες οχημάτων όπως η BYD (μια εταιρεία μπαταριών πριν γίνει ο μεγαλύτερος ηλεκτρικός κατασκευαστής του κόσμου, δείτε περισσότερα για τη BYD στο τέλος του άρθρου).

Καθώς μόνο ένα ηλεκτρικό όχημα καταναλώνει τον όγκο μπαταρίας εκατοντάδων smartphones ή υπολογιστών, αυτή η αλλαγή στην αγορά οδήγησε σε έκρηξη της ζήτησης για μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, ξεπερνώντας την αγορά προ‑2015.

Πηγή: Statista

Η επανάσταση της ηλεκτροποίησης είναι πλέον σε πλήρη εξέλιξη, ακόμη και αν οι παραδοσιακές αυτοκινητοβιομηχανίες και οι μικρότερες νεοσύστατες εταιρείες παλεύουν να κάνουν τη μετάβαση, προς το παρόν, ξεπερνώντας τις επιθετικές κινεζικές αυτοκινητοβιομηχανίες με προβάδισμα στην τεχνολογία EV.

Οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων κάνουν ακόμη και πρόοδο στη σταθεροποίηση του ηλεκτρικού δικτύου, το οποίο εξαρτάται ολοένα και περισσότερο από διαλείπουσες ανανεώσιμες πηγές. Ωστόσο, αυτή είναι μια κατηγορία όπου το λιθίου‑ιόντων ίσως να μην είναι η καλύτερη διαθέσιμη χημεία, όπως συζητήσαμε στο «Το Μέλλον της Αποθήκευσης Ενέργειας – Τεχνολογία Μπαταριών Κλίμακας Υπηρεσιών».

Προχωρώντας με την Τεχνολογία Μπαταριών

Ένα ζήτημα με τη ραγδαία ζήτηση για μπαταρίες λιθίου‑ιόντων από τα EV είναι ότι έχει επίσης προκαλέσει μια έκρηξη στη ζήτηση για τα μέταλλα που περιέχουν.

Αυτό έχει προκαλέσει ακραία μεταβλητότητα στις τιμές του λιθίου, με τη βιομηχανία εξόρυξης λιθίου να περνάει από γρήγορους κύκλους υπο‑και υπερ‑παραγωγής.

Πηγή: Carbon Credits

Άλλα μέταλλα, όπως το κοβάλτ, μπορεί να είναι ακόμη πιο προβληματικά, με τη μαζική παραγωγή τους να συνδέεται με παιδική & δουλεία και άλλες παραβιάσεις ανθρωπίνων δικαιωμάτων.

Για αυτούς τους λόγους, ήδη το 1996, ο John Goodenough ανέγνωσε το λιθίου‑σιδήρου‑φωσφορικού (LFP) ως μια εναλλακτική χωρίς κοβάλτ («LiFePO4: Μια Νέα Υλική Καθοδική Υλική για Επαναφορτιζόμενες Μπαταρίες»).

Το LFP αποδείχθηκε πιο βιώσιμο και φθηνότερο εναλλακτικό στις κλασικές μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, αν και με χαμηλότερη πυκνότητα ενέργειας. Μέχρι το 2022, οι μπαταρίες LFP αντιπροσώπευαν το 31 % της αγοράς μπαταριών EV. Χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε οικιακή αποθήκευση ενέργειας.

Άλλες εναλλακτικές έρχονται στην αγορά, κυρίως νάτριο‑ιόν (αποσύροντας εντελώς το λίθιο και χρησιμοποιώντας φθηνότερο αλάτι) και μπαταρίες στερεάς κατάστασης.

Πηγή: Nature

Μπορείτε να διαβάσετε μια επισκόπηση της τεχνολογίας μπαταριών προσανατολισμένης στη μετακίνηση στο «Το Μέλλον της Μετακίνησης – Τεχνολογία Μπαταριών».

Αυτό περιλαμβάνει γυάλινες μπαταρίες, την τελευταία έννοια μπαταρίας στην οποία εργάστηκε ο Dr. Goodenough πριν το θάνατό του το 2023, με εντυπωσιακές αξιώσεις όπως διπλάσια πυκνότητα ενέργειας από τις συμβατικές μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, και η δυνατότητα επαναφόρτισης 23 000 φορές, καθώς και χρόνος φόρτισης λίγων λεπτών.

Επένδυση στην Τεχνολογία Μπαταριών

Οι μπαταρίες λιθίου‑ιόντων έχουν ήδη αλλάξει τον κόσμο πολλές φορές, από το να επιτρέπουν στους ανθρώπους να μεταφέρουν προχωρημένα ηλεκτρονικά παντού μέχρι την τροφοδοσία αυτοκινήτων μόνο με ηλεκτρισμό. Μπορεί ακόμη να το κάνουν ξανά, ή άλλοι τύποι μπαταριών, επιτρέποντας ένα 100 % ανανεώσιμο δίκτυο ή την ηλεκτροποίηση των αεροπλάνων όταν φτάσουν σε αρκετά υψηλή πυκνότητα ενέργειας.

Μπορείτε να επενδύσετε σε εταιρείες σχετικές με μπαταρίες μέσω πολλών χρηματιστών, και μπορείτε να βρείτε εδώ, στο securities.io, τις προτάσεις μας για τους καλύτερους χρηματιστές στις ΗΠΑ, Καναδά, Αυστραλία, Ηνωμένο Βασίλειο, και σε πολλές άλλες χώρες.

Αν δεν ενδιαφέρεστε να επιλέξετε συγκεκριμένες εταιρείες μπαταριών, μπορείτε επίσης να κοιτάξετε σε βιοτεχνολογικά ETFs όπως το Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), το Lithium & Battery Tech ETF (LIT) της Global X, ή το WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), που θα παρέχει πιο διαφοροποιημένη έκθεση για να εκμεταλλευτείτε την αυξανόμενη βιομηχανία μπαταριών.

Εταιρείες Μπαταριών

1. CATL (300750.SZ)

Η CATL είναι ο παγκόσμιος ηγέτης στην κατασκευή μπαταριών, παράγοντας περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου όγκου μπαταριών.

Η εταιρεία είναι παρούσα σε κάθε βήμα της εφοδιαστικής αλυσίδας κατασκευής μπαταριών και είναι ηγέτης στην τεχνολογία μπαταριών.

Αυτό ισχύει για τις μπαταρίες λιθίου‑ιόντων, όπου η εταιρεία είναι μακροχρόνια ηγέτης.

Η CATL έχει επίσης ανακοινώσει εντυπωσιακή πρόοδο σε πολλαπλούς άλλους τύπους μπαταριών :

• Μια μπαταρία 12 000‑κύκλων ultra‑long‑life για αποθήκευση ενέργειας κλίμακας υπηρεσιών, με στόχο 18 000 κύκλους μακροπρόθεσμα.
• Μια μπαταρία LFP 700 km που φορτίζει 400 km εμβέλειας σε 10 λεπτά.
• Μια μπαταρία 500 Wh/kg, που ενδέχεται να επιτρέψει την ηλεκτροποίηση αεροσκαφών επιβατών.
• Μαζική παραγωγή μπαταριών νάτριο‑ιόν 160 Wh/kg, με στόχο 200 Wh/kg.

Πηγή: CATL

Πρόσφατα, ανακοινώθηκε ότι έχει ουσιαστικά λύσει το πρόβλημα των δενδρίτιδων που σχηματίζονται με το μέταλλο λίθιο ως ανόδιο, χάρη σε μια 3D δομή που εμποδίζει τον σχηματισμό τους.

Η εταιρεία δραστηριοποιείται ενεργά στην αγορά μπαταριών κλίμακας υπηρεσιών με την ανακοίνωση της απόδοσης του συστήματος TENER. Είναι «το πρώτο παγκοσμίως μαζικά παραγωγικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με μηδενική φθορά στα πρώτα πέντε χρόνια χρήσης στο Πεκίνο, Κίνα».

Τεράστια Ενέργεια σε Συμπαγή Χώρο : 20‑πόδια Container με 6,25 MWh Χωρητικότητα.

Τροφοδοτούμενο από τεχνολογίες αιχμής και ακραίες δυνατότητες παραγωγής, η CATL έχει επιλύσει τις προκλήσεις που προκαλούν τα πολύ ενεργά μέταλλα λιθίου σε μπαταρίες μη‑φθοράς, που βοηθά ουσιαστικά στην πρόληψη του θερμικού διαφυγής που προκαλείται από οξειδωτικές αντιδράσεις.

Η CATL έχει επίσης επενδύσει 3,25 δισεκατομμύρια σε δυνατότητες ανακύκλωσης μπαταριών στην Κίνα. Η CATL έχει επιτύχει αξιοσημείωτο ποσοστό ανάκτησης 99,6 % για νικέλιο, κοβάλτ, μαγγάνιο και 91 % για λίθιο.

Χάρη στη κλίμακα, την εστίαση και τις επιτυχίες R&D, η CATL είναι πιθανό να βρίσκεται στο προσκήνιο της καινοτομίας, της κατασκευής και της ανακύκλωσης μπαταριών. Αυτό την καθιστά βασικό συνεργάτη για κατασκευαστές EV, συμπεριλαμβανομένων της Tesla, NIO, Ford, Stellantis, κ.λπ.

2. BYD (BYDDY)

Μια μακροχρόνια ανταγωνίστρια της Tesla στην αγορά EV, η BYD έχει γίνει σοβαρός ανταγωνιστής όχι μόνο για την Tesla αλλά για πρακτικά όλους τους κατασκευαστές αυτοκινήτων.

Η εταιρεία εξελίχθηκε από την αρχική της λειτουργία ως προμηθευτής μπαταριών λιθίου‑ιόντων για κινητά σε πώληση σχεδόν ίσου αριθμού EV με την Tesla στην Κίνα (η μεγαλύτερη αγορά EV του κόσμου) και στην καλύτερη πώληση EV στην Θάιλανδη, Σουηδία, Αυστραλία, Νέα Ζηλανδία, Σιγκαπούρη, Ισραήλ και Βραζιλία.

Η BYD είναι μεγάλο μέρος του γιατί η Κίνα ξαφνικά έφτασε στην κορυφή της εξαγωγικής αυτοκινητοβιομηχανίας ετών 2023, συγκαλύτε συγγενικά το σύστημα από τον από- 

Και με την έκδοση των $ όσων $ $ το σέσ