Nuove opportunità di investimento nella tecnologia delle batterie

Con l'aumentare della domanda di mobile computing e auto completamente elettriche, i limiti dell'attuale tecnologia delle batterie presentano un blocco. Inventata negli anni 1790 dal fisico italiano Alessandro Volta, la batteria elettrica è stata il cavallo di battaglia di numerosi gadget, dispositivi e macchine.

Poiché i dispositivi di consumo sono diventati più piccoli e il loro uso ininterrotto prima di ricaricarsi è ancora più importante, è diventato anche sempre più importante che le batterie diventino miniaturizzate e più efficienti dal punto di vista energetico. Questo, tuttavia, si è rivelato un ostacolo tecnologico che, se superato, sarà uno sviluppo importante e redditizio per l'economia high-tech di domani.

Tecnologia batteria

Tutte le batterie elettriche si basano sulla fondamentale reazione chimica di riduzione e ossidazione (redox) che può verificarsi tra due materiali diversi. Queste reazioni sono contenute in un contenitore chiuso e sigillato. Il catodo, o terminale positivo è ridotto dall'anodo, o terminale negativo, dove si verifica l'ossidazione. Il catodo e l'anodo sono separati fisicamente da un elettrolita che consente agli elettroni di fluire facilmente da un terminale all'altro. Questo flusso di elettroni provoca un potenziale elettrico, che consente una corrente elettrica quando un circuito è completato.

Le batterie usa e getta di consumo (note come batterie primarie), come le celle di dimensioni AA e AAA prodotte da aziende come Energizer (ENR), si basano su una tecnologia che non favorisce le moderne applicazioni. Per uno, non sono ricaricabili. Queste cosiddette batterie alcaline utilizzano un catodo di biossido di manganese e un anodo di zinco, separati da un elettrolita di biossido di potassio diluito. L'elettrolita ossida lo zinco nell'anodo mentre il biossido di manganese nel catodo reagisce con gli ioni zinco ossidato per creare elettricità. A poco a poco, i sottoprodotti di reazione si accumulano nell'elettrolita e la quantità di zinco rimasta da ossidare diminuisce. Alla fine, la batteria si scarica. Queste batterie in genere forniscono 1, 5 volt di elettricità e possono essere disposte in modo seriale per aumentare tale importo. Ad esempio, due batterie AA in serie forniscono tre volt di elettricità.

Le batterie ricaricabili (note come batterie secondarie) funzionano più o meno allo stesso modo, utilizzando una reazione di ossidazione tra due materiali, ma consentono anche alla reazione di fluire al contrario. Le batterie ricaricabili più comunemente utilizzate oggi sul mercato sono gli ioni di litio (LiOn), sebbene varie altre tecnologie siano state anche tentate nella ricerca di una batteria ricaricabile utilizzabile, tra cui nichel-metallo idruro (NiMH) e nichel-cadmio (NiCd).

Le NiCd sono state le prime batterie ricaricabili disponibili in commercio per l'uso sul mercato di massa, ma hanno sofferto di un numero limitato di ricariche. NiMH ha sostituito le batterie NiCd e sono state ricaricate più frequentemente. Sfortunatamente, avevano una durata di conservazione molto breve, quindi se non venivano utilizzati subito dopo essere stati prodotti, potevano essere inefficaci. Le batterie LiOn hanno risolto questi problemi entrando in un piccolo contenitore, avendo una lunga durata e consentendo molte cariche. Ma le batterie LiOn non sono le più utilizzate nell'elettronica di consumo come dispositivi mobili e computer portatili. Queste batterie sono molto più costose delle batterie alcaline usa e getta e in genere non sono disponibili nei formati tradizionali di AA, AAA, C, D ecc. (Vedi anche: Stock di batterie agli ioni di litio .)

L'ultimo tipo di batterie ricaricabili che la maggior parte delle persone ha familiarità con le batterie al piombo acido liquido, più comunemente utilizzate come batterie per auto. Queste batterie possono fornire molta energia (come quando si avvia una macchina a freddo), ma contengono materiali pericolosi, tra cui piombo e acido solforico, che viene utilizzato come elettrolita. Questi tipi di batterie devono essere smaltiti con cura in modo da non inquinare l'ambiente o causare danni fisici a chi li maneggia.

L'obiettivo dell'attuale tecnologia delle batterie è quello di creare una batteria in grado di eguagliare o migliorare le prestazioni delle batterie LiOn, ma senza i costi elevati associati alla loro produzione. All'interno della famiglia degli ioni di litio, gli sforzi si sono concentrati sull'aggiunta di ingredienti aggiuntivi per aumentare l'efficacia della batteria riducendo al contempo il prezzo. Ad esempio, gli arrangiamenti al litio-cobalto (LiCoO2) si trovano ora in molti telefoni cellulari, laptop, fotocamere digitali e prodotti indossabili. Le celle al litio-manganese (LiMn2O4) sono più comunemente utilizzate per elettroutensili, strumenti medici e propulsori elettrici, come quelli che si trovano nei veicoli elettrici. (Per ulteriori informazioni, vedere: Perché le auto Tesla sono così costose? )

Attualmente, ci sono team che conducono attività di ricerca e sviluppo per migliorare le prestazioni delle batterie al litio. Le batterie al litio-aria (Li-Air) sono un nuovo entusiasmante sviluppo che potrebbe consentire una capacità di accumulo di energia molto maggiore - fino a 10 volte più capacità di una batteria LiOn tipica. Queste batterie letteralmente "respirano" l'aria usando ossigeno libero per ossidare l'anodo. Mentre questa tecnologia sembra promettente, ci sono una serie di problemi tecnologici, tra cui un rapido accumulo di sottoprodotti che riducono le prestazioni e il problema della "morte improvvisa" in cui la batteria smette di funzionare senza preavviso.

Anche le batterie al litio-metallo sono uno sviluppo impressionante, promettendo un'efficienza energetica quasi quattro volte maggiore rispetto all'attuale tecnologia delle batterie per auto elettriche. Questo tipo di batteria è anche molto meno costoso da produrre, il che ridurrà il costo dei prodotti che le utilizzano. I problemi di sicurezza, tuttavia, sono una delle principali preoccupazioni in quanto queste batterie possono surriscaldarsi, causare incendi o esplodere se danneggiate. Altre nuove tecnologie su cui si sta lavorando includono litio-zolfo e silicio-carbonio, ma queste cellule sono ancora nelle prime fasi della ricerca e non sono ancora commercialmente praticabili. Ci sono anche diversi sviluppi intorno alle batterie ad energia solare.

Investire nella tecnologia delle batterie

Se e quando la tecnologia delle batterie decollerà in queste nuove entusiasmanti direzioni, abbasserà i costi di produzione per l'elettronica di consumo e per i veicoli elettrici come quelli prodotti da Tesla Motors (TSLA). Tesla ha recentemente annunciato la costruzione di un 'gigafactory' non solo per produrre più veicoli, ma anche per produrre le proprie batterie LiOn in casa, in collaborazione con il gigante giapponese dell'elettronica Panasonic (ADR: PCRFY). Prendendo il problema di produzione della batteria nelle proprie mani, Tesla potrebbe aver trovato un ottimo modo per ottenere esposizione agli investimenti sia per le auto elettriche che per la tecnologia delle batterie. (Guarda anche: Batteria ibrida .)

Il mercato della tecnologia delle batterie è in qualche modo miope con nuove tecnologie, sviluppi e partnership che catapultano l'industria in avanti. Il "Top 20 Rapporto sulle aziende produttrici di batterie agli ioni di litio 2018" di Visiongain fornisce molte informazioni sul mercato della tecnologia delle batterie e sui suoi principali produttori. Le società nel rapporto includono quanto segue:

• A123 Systems Inc.
• Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
• Aviation Industry Corporation of China (AVIC)
• BYD Company Ltd.
• CBAK Energy Technology Inc.
• Amperex Technology Ltd contemporanea (CATL)
• GS Yuasa Corporation
• Hefei Guoxuan High-tech Power Energy Co., Ltd
• Hitachi Chemical Co., Ltd.
• Johnson Controls International Plc.
• LG Chem
• Microvast Inc.
• Panasonic Corporation
• Batterie Saft
• Samsung SDI Co. Ltd.
• TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
• Tesla Inc.
• Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd.
• Tianneng Power International Ltd
• Toshiba Corporation

Altri nomi importanti nel settore delle batterie includono:

• Arotech Corp (ARTX) sviluppa e distribuisce batterie al litio e zinco-aria e conta l'esercito americano tra i suoi clienti.
• PolyPore Inc. (PPO) produce batterie ai polimeri di litio altamente specializzate principalmente per usi industriali e medici.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) è una società di energia alternativa che ha una joint venture di maggioranza con Delphi Automotive (DLPH) per creare soluzioni di batterie per veicoli elettrici.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) è una società britannica che sfrutta la nanotecnologia e il materiale grafene per produrre, tra le altre cose, batterie a base di grafene.
• Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) sta inoltre conducendo ricerche per applicazioni basate sul grafene.
• EnerSys è un puro gioco di batterie. Attualmente è il più grande produttore di batterie industriali in tutto il mondo.

Esiste anche l'ETF Global X Lithium & Battery Tech (LIT). questo ETF cerca di tracciare il Solactive Global Lithium Index e fornisce un'esposizione a un portafoglio diversificato di società quotate in borsa che si concentrano principalmente sul litio, tra cui l'estrazione del litio, la raffinazione del litio e l'uso del litio nella produzione di batterie. Le principali partecipazioni nell'ETF LIT a ottobre 2018 includevano le seguenti:

• 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%

La linea di fondo

Le batterie per l'alimentazione sono sempre state importanti nell'era moderna. Tuttavia, con l'avvento del mobile computing e delle auto elettriche, la loro importanza continuerà a crescere. In questo momento, ad esempio, i pacchi batteria rappresentano oltre la metà del costo di un'automobile Tesla. (Guarda anche: Qual è il modo migliore per ottenere esposizione alle auto elettriche quando si investe nel settore automobilistico? )

A causa della loro crescente importanza, la ricerca di nuove e migliori batterie ricaricabili sta guadagnando slancio. Le batterie al litio-aria e al litio-metallo possono rivelarsi l'avanzamento che conta. Se queste tecnologie finiscono per dare i loro frutti, investire in grandi aziende coinvolte nella produzione di batterie, in produttori di ioni di litio di puro gioco o un'esposizione indiretta da parte di produttori di litio metallico può contribuire a rafforzare le performance future di un portafoglio. ( Per ulteriori informazioni, vedi: Investire nel prossimo Megatrend: Lithium .)