Nawawalan ba ang Kapasidad ng Baterya ng Iyong EV? Sisihin ang Hydrogen

Nawawalan ng Enerhiya ang mga Baterya

Kahit na ilang dekada nang ginagamit ang mga ito sa mga elektronikong aparato—at ngayon sa mga EV—hindi pa rin natin lubos na nauunawaan ang mga lithium‑ion na baterya. Halimbawa, isa sa mga suliranin ay ang pagnanasa ng mga baterya na mag‑self‑discharge sa paglipas ng panahon. Ang problemang ito ay lumalala habang tumatagal, at isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit naaabot ng mga baterya ang katapusan ng kanilang kapaki‑pakinabang na buhay matapos ang 7‑10 taon sa karamihan ng mga kaso.

Ang self‑discharge ay problema rin para sa mga kimika ng baterya na hindi gumagamit ng kobalt, na naglilimita sa kanilang pag-aampon kahit na mahal ang kobalt at ginagawa sa mga kundisyon na madalas lumalabag sa karapatang pantao.

Hanggang kamakailan, inakala ng mga siyentipiko na ang self‑discharge ay kaugnay ng mga lithium‑ion (tingnan sa ibaba para sa karagdagang detalye). Ngunit lumalabas na hindi ito totoo.

Kamakailan, inilathala ng mga mananaliksik ang kanilang natuklasan na ang mga proton (nukleyus ng hydrogen) ang tunay na responsable sa self‑discharge. Binubuksan nito ang daan sa mga bagong disenyo at paraan upang mapagaan ang problema, na maaaring magpabuti nang malaki sa mga hinaharap na baterya.

Inilathala nila ang kanilang mga natuklasan sa prestihiyosong publikasyon na Science sa pamagat na “Solvent-mediated oxide hydrogenation in layered cathodes”.

Ito ay nakamit sa pamamagitan ng isang napakalaking kolaboratibong pagsisikap na nagtipon ng mga mananaliksik mula sa 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, at National Taiwan University.

Ang Nakaraang Paradigma

Ang mga lithium na baterya ay gumagana sa pamamagitan ng paggalaw ng mga lithium ion mula sa anode papunta sa cathode sa pamamagitan ng electrolyte. Ang daloy na ito ay lumilikha ng kuryente. Ang proseso ay baliktad kapag nagcha‑charge ng baterya.

Pinagmulan: ResearchGate

Hanggang ngayon, ang palagay ay ang self‑discharge ay kaugnay ng mga lithium ion na nananatiling nakabara sa cathode, kaya hindi bumabalik sa anode kapag nagcha‑charge, na nagbabawas sa mga magagamit na ion para lumikha ng enerhiya.

Ito ay naging sentro sa pagpapabuti ng mga disenyo ng lithium‑ion, kasama ang maraming pagsubok na i‑optimize ang daloy ng lithium‑ion at gawing perpekto ang kanilang pagbabalik sa anode. Subalit, lumalabas na ito ay hindi ang tunay na problema.

Hydrogen na Kumukuha ng Puwesto ng Lithium

Nakayanan ng mga mananaliksik na suriin nang malalim ang materyal ng baterya gamit ang isang makapangyarihang X‑ray na makina sa Argonne National Laboratory ng U.S. Department of Energy sa Illinois.

Sa paggawa nito, natuklasan nila na ang mga molekula ng hydrogen mula sa electrolyte ng baterya ay pumapasok sa materyal ng cathode at kinukuha ang mga puwesto ng lithium ion. Nagdulot ito ng pag-urong ng magagamit na espasyo para sa mga lithium ion, na nagbabawas sa kapasidad ng baterya.

Kadalasang nangyayari ito sa layered transition metal oxide ng cathode.

Bukod pa rito, ang prosesong ito ay pisikal na nakakasira sa cathode, nagdudulot ng mga bitak at nagpapabilis ng pagkasira ng baterya.

Kaya hindi lamang binabawasan ng mga proton ng hydrogen ang buhay ng baterya sa pamamagitan ng pagbawas ng kapasidad, kundi pati na rin sa pagdudulot ng direktang pinsala na hanggang ngayon ay inakala na dulot ng mga lithium‑ion.

Direktang Potensyal

Paglutas sa mga Limitasyon ng EV

Isang pangunahing limitasyon sa pag-aampon ng EV at paglipat sa mga bateryang walang cobalt ay ang mas mababang saklaw ng mga alternatibong kimika. Para sa ilang drayber, ito ay hindi katanggap‑tanggap na limitasyon kumpara sa mga sasakyang pinapatakbo ng gasolina.

Ang pag-aalala na ang battery pack ay mas maikli ang buhay kaysa sa natitirang bahagi ng sasakyan, na nagdudulot ng hindi inaasahang karagdagang gastos, ay isa ring malaking hadlang na pumipigil sa marami na lumipat sa EV. Lalo na dahil karamihan sa mga modelo ng EV ay medyo mas mahal bilhin.

Ang maikling buhay na ito ay isa ring pang‑ekolohiyang alalahanin, dahil nangangahulugan ito ng mas maraming materyal na kailangang minahin, mas maraming enerhiya ang ginagamit sa paggawa ng mga baterya, at mas maraming pagsisikap ang kailangang ilaan sa pag‑recycle.

Pagpapabuti ng Haba ng Buhay ng mga Cathode

Ngayon na alam na ang hydrogen, hindi ang lithium, ang may kasalanan sa pagkasira ng cathode, mas malaki ang tsansa na makahanap tayo ng epektibong solusyon. Halimbawa, tinalakay ng mga mananaliksik ang paggamit ng espesyal na coating sa cathode na maaaring harangan ang mga molekula ng hydrogen.

Isa pang opsyon ay ang paggamit ng ibang mga electrolyte na hindi nagbubuo ng hydrogen mula pa lamang.

Mga Solid‑State Battery

Ito ay isang nakakaengganyong tuklas para sa mga solid‑state battery. Dahil ang mga disenyo na ito ay hindi gumagamit ng electrolyte, maaaring ganap na hindi apektado ng mga problemang dulot ng hydrogen na nabubuo mula sa electrolyte.

Sa sarili nito, maaaring ipaliwanag nito ang ilan sa kahanga‑hang pagganap ng mga solid‑state battery.

Pamumuhunan sa Mga Advanced na Teknolohiya ng Baterya

Ang mga baterya ay nasa gitna ng trend ng elektripikasyon, na isang malaking multi‑trilyong dolyar na pagsisikap na naglalayong alisin ang mga fossil fuel mula sa ating mga pinagkukunan ng enerhiya. At ang mas mapagkakatiwalaan, mas mura, o mas matibay na mga baterya ay magiging sentro ng pagsisikap na “green” ang ating sistema ng enerhiya.

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kinalaman sa baterya sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa USA, Canada, Australia, UK, pati na rin sa maraming ibang bansa.

Kung hindi ka interesado sa pagpili ng partikular na mga kumpanyang baterya, maaari mo ring tingnan ang mga battery ETF tulad ng Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), Lithium & Battery Tech ETF (LIT) ng Global X, o ang WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, na magbibigay ng mas diversified na exposure upang makinabang sa lumalaking industriya ng baterya.

O maaari mong tingnan ang aming artikulo sa “Top 10 Battery Stocks To Invest In” at “Top 10 Battery Metals & Renewable Energy Mining Stocks”.

Mga Advanced na Kumpanya ng Baterya

1. CATL (300750.SZ)

Nabanggit na natin ang teknolohikal na pamumuno ng CATL. Ang kumpanya ay ang pandaigdigang lider sa paggawa ng baterya, na gumagawa ng higit sa kalahati ng kabuuang dami ng baterya sa mundo. Naroroon ito sa bawat hakbang ng supply chain ng paggawa ng baterya at nangunguna sa teknolohiya ng baterya.

Ito ay totoo para sa mga lithium‑ion na baterya, kung saan ang kumpanya ay matagal nang nangunguna. Ngayon ay tila maliit ito kumpara sa pinakabagong anunsyo.

• Isang 12,000‑cycle na ultra‑long‑life na baterya para sa utility‑scale na pag‑iimbak ng enerhiya, na may 18,000 na cycle bilang pangmatagalang layunin.
• Isang 700km LFP (Lithium Ferrum Phosphate) na baterya na nagcha‑charge ng 400km na saklaw sa loob ng 10 minuto ngayon ay mukhang maliit kumpara sa pinakabagong anunsyo.
• Isang 500 Wh/kg, na maaaring magbigay-daan sa elektripikasyon ng mga pasaherong eroplano.
• Mass production ng 160 Wh/kg sodium‑ion na baterya, na may target na 200 Wh/kg.

Pinagmulan: CATL

Inilaan din ng CATL ang 3.25B sa kapasidad ng pag‑recycle ng baterya sa China. Nakamit ng CATL ang kahanga‑hang recovery rate na 99.6% para sa nickel, cobalt, manganese, at 91% para sa lithium.

Dahil sa laki, pokus, at mga tagumpay sa R&D, malamang na ang CATL ay nasa unahan ng inobasyon, paggawa, at pag‑recycle ng baterya.

Ginagawa nitong pangunahing kasosyo para sa mga gumagawa ng EV, kabilang ang Tesla (TSLA ), NIO, Ford, Stellantis, atbp, na kamakailan ay nadagdagan ng Hyundai sa lumalawak na hanay ng mga estratehikong alyansa ng CATL.

Bukod pa rito, ang mga aral na natutunan sa isang kimika ay maaaring ilapat sa iba, kaya maaaring makita natin sa lalong madaling panahon ang honeycomb o condensed‑state sodium‑ion na baterya, halimbawa. Ang mga ekonomiya ng sukat sa paggawa ng kalahati ng mga baterya sa mundo ay malamang na mailapat sa buong kumpanya, anuman ang tiyak na teknolohiya na ginagamit sa isang indibidwal na produkto.

2. BYD (BYDDY)

Isang matagal nang hamon sa Tesla sa merkado ng EV, ang BYD ay naging seryosong kakumpitensya hindi lamang para sa Tesla kundi halos lahat ng mga tagagawa ng sasakyan.

Ang kumpanya ay nagmula sa pagiging supplier ng lithium‑ion na baterya para sa telepono hanggang sa magbenta ng halos kapantay na dami ng EV tulad ng Tesla sa China (ang pinakamalaking merkado ng EV sa mundo) at pagiging best‑selling na EV sa Thailand, Sweden, Australia, New Zealand, Singapore, Israel, at Brazil.

Ang BYD ay malaking bahagi kung bakit biglang naging pinakamalaking exporter ng kotse sa mundo ang China noong 2023, na nalampasan ang Japan. Ang agresibong paglawak ng kumpanya sa ibang bansa ay sinusuportahan din ng mga bagong pabrika, tulad ng sa Hungary.

At sa paglabas ng mga kotse na nagkakahalaga ng $10,000‑$12,000 tulad ng Seagul, na gumagamit ng sodium na baterya, maaaring magbukas ng isang bagong merkado para sa mga EV ng BYD.

Pinagmulan: By User3204 – Own work, CC BY-SA 4.0

Bagaman pangunahing tagagawa pa rin ng baterya, ang BYD ay isang seryosong hamon sa CATL sa merkado ng LFP (lithium iron phosphate) na baterya, na may 41.1% na bahagi ng merkado sa China (kumpara sa 33.9% ng CATL).

Ang “baha” ng murang EV na ginawa ng BYD papunta sa mga pamilihan ng Europa at Amerika ay malamang na harapin ng ilang antas ng proteksionismo (kahit na higit sa kamakailang ipinataw na taripa), na maaaring hadlangan ang paglago ng BYD.

Ngunit sa parehong panahon, ang murang Chinese EV ay matagumpay na sa natitirang bahagi ng mundo, na walang gaanong domestic na tagagawa ng sasakyan na kailangang protektahan, kabilang ang buong South America, Russia, Africa, Middle East, at Southeast Asia.

Ito ay kumakatawan sa ilang bilyong potensyal na customer para sa BYD, na naninirahan sa mga bansang nagnanais magtatag ng balanse sa geopolitika at manatiling maganda ang ugnayan sa parehong Kanluran at China, kaya malamang na hindi ito lumikha ng napakalakas na proteksionistang hadlang.

At kahit sa EU o USA, maaaring manatiling kompetitibo ang BYD, salamat sa mas mataas na presyo ng mga lokal na tagagawa ng EV kumpara sa presyo sa China, pati na rin sa paglokalisa ng produksyon mula sa China para sa mga pamilihang ito, tulad ng halimbawa, sa Eastern Europe, Mexico, o Turkey.