모바일 컴퓨팅 및 전기 자동차에 대한 수요가 증가함에 따라 현재 배터리 기술의 한계가 장애물이되고 있습니다. 이탈리아 물리학 자 알레산드로 볼타 (Alessandro Volta)가 1790 년대에 발명 한이 전기 배터리는 수많은 기기, 기기 및 기계의 핵심이었습니다.
더 중요한 재충전을하기 전에 소비자 장치가 작아지고 중단없이 사용됨에 따라 배터리가 소형화되고 에너지 효율이 높아지는 것이 점점 중요 해지고 있습니다. 그러나 이것은 미래의 첨단 경제를 위해 중요하고 수익성있는 발전이 될 기술적 인 장애물로 입증되었습니다.
배터리 기술
모든 전기 배터리는 서로 다른 두 재료 사이에서 발생할 수있는 환원 및 산화 (redox)의 기본 화학 반응에 의존합니다. 이러한 반응은 밀폐 된 밀폐 용기에 담겨 있습니다. 캐소드 또는 포지티브 단자는 산화가 발생하는 애노드 또는 네거티브 단자에 의해 감소된다. 캐소드와 애노드는 전자가 한 단자에서 다른 단자로 쉽게 흐르도록하는 전해질에 의해 물리적으로 분리된다. 이러한 전자 흐름은 전위를 발생시켜 회로가 완료 될 때 전류를 허용합니다.
Energizer (ENR)와 같은 회사에서 생산 한 AA 및 AAA 크기 셀과 같은 일회용 소비자 배터리 (일차 배터리)는 최신 응용 프로그램에 도움이되지 않는 기술에 의존합니다. 하나는 충전식이 아닙니다. 이러한 소위 알칼리성 배터리는 묽은 이산화 칼륨 전해질에 의해 분리 된 이산화망간 캐소드 및 아연 애노드를 사용한다. 전해질은 양극에서 아연을 산화시키고 음극에서 이산화망간은 산화 된 아연 이온과 반응하여 전기를 생성한다. 점차적으로 전해질에 반응 부산물이 축적되고 산화 될 아연의 양이 줄어 듭니다. 결국 배터리가 죽습니다. 이 배터리는 일반적으로 1.5V의 전기를 공급하며이 양을 늘리기 위해 직렬 방식으로 배열 할 수 있습니다. 예를 들어 2 개의 AA 배터리를 직렬로 연결하면 3V의 전기가 공급됩니다.
충전식 배터리 (2 차 배터리라고도 함)는 두 재료 간의 산화 환원 반응을 이용하여 거의 같은 방식으로 작동하지만 반응이 역으로 흐릅니다. 오늘날 시장에서 가장 일반적으로 사용되는 이차 전지는 리튬 이온 (LiOn)이지만, 니켈-금속 수 소화물 (NiMH) 및 니켈-카드뮴 (NiCd)을 포함하여 작동 가능한 이차 전지를 찾기 위해 다양한 다른 기술도 시도되었습니다.
NiCd는 대량 시판용으로 상용화 된 최초의 충전식 배터리 였지만 제한된 수의 재충전 만 할 수있었습니다. NiMH는 NiCd 배터리를 교체했으며 더 자주 충전 할 수있었습니다. 불행히도 유통 기한은 매우 짧았으므로 생산 후 곧 사용하지 않으면 효과가 없을 수 있습니다. LiOn 배터리는 작은 용기에 담아 보관 수명이 길고 많은 충전이 가능하여 이러한 문제를 해결했습니다. 그러나 LiOn 배터리는 모바일 장치 및 랩톱 컴퓨터와 같은 가전 제품에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 아닙니다. 이 배터리는 일회용 알카라인 배터리보다 훨씬 비싸며 일반적으로 AA, AAA, C, D 등의 전통적인 크기는 아닙니다.
대부분의 사람들에게 친숙한 마지막 유형의 충전식 배터리는 액체 납산 배터리이며, 가장 일반적으로 자동차 배터리로 사용됩니다. 이 배터리는 자동차를 차갑게 시동 할 때와 같이 많은 전력을 공급할 수 있지만 전해액으로 사용되는 납 및 황산을 포함한 위험한 물질을 포함합니다. 이러한 종류의 배터리는 환경을 오염 시키거나 배터리를 취급하는 사람들에게 신체적 상해를 입히지 않도록주의해서 폐기해야합니다.
현재 배터리 기술의 목표는 LiOn 배터리의 성능과 일치하거나 개선 할 수 있지만 생산과 관련된 많은 비용이 들지 않는 배터리를 만드는 것입니다. 리튬 이온 제품군 내에서 가격표를 낮추면서 배터리의 효율성을 높이기 위해 추가 성분을 추가하는 노력이있었습니다. 예를 들어, 리튬 코발트 (LiCoO2) 장치는 현재 많은 휴대폰, 랩톱, 디지털 카메라 및 웨어러블 제품에서 발견됩니다. 리튬 망간 (LiMn2O4) 셀은 전동 공구, 의료 기기 및 전동 차량에서 발견되는 전동 트레인에 가장 일반적으로 사용됩니다. (자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 테슬라 자동차는 왜 그렇게 비쌉니까? )
현재 리튬 기반 배터리의 성능을 향상시키기 위해 연구 개발 팀을 운영하고 있습니다. 리튬 공기 (Li-Air) 배터리는 일반적인 LiOn 배터리보다 최대 10 배 더 많은 에너지 저장 용량을 제공 할 수있는 흥미 진진한 새로운 개발입니다. 이 배터리는 말 그대로 유리 산소를 사용하여 양극을 산화시켜 공기를 "숨 쉬게"합니다. 이 기술은 유망한 것처럼 보이지만 성능을 저하시키는 부산물을 빠르게 축적하고 배터리가 경고없이 작동을 멈추는 "갑작스런 사망"문제 등 여러 가지 기술적 문제가 있습니다.
리튬-금속 배터리는 또한 현재의 전기 자동차 배터리 기술보다 거의 4 배 더 많은 에너지 효율을 약속하는 놀라운 개발입니다. 이 유형의 배터리는 생산 비용이 훨씬 저렴하므로 배터리를 사용하는 제품의 가격이 낮아집니다. 그러나 안전 문제는 배터리가 과열되거나 화재를 일으키거나 손상된 경우 폭발 할 수있는 주요 문제입니다. 연구중인 다른 신기술로는 리튬-황 및 실리콘-탄소가 있지만, 이 전지는 아직 초기 연구 단계에 있으며 아직 상용화되지 않았습니다. 태양열 배터리와 관련하여 몇 가지 개발이 진행되고 있습니다.
배터리 기술에 대한 투자
배터리 기술이 흥미 진진한 새로운 방향으로 발전하면 테슬라 모터스 (TSLA)에서 생산 한 것과 같은 가전 제품 및 전기 자동차의 생산 비용이 낮아질 것입니다. 테슬라는 최근 일본 전자 제품 대기업 인 파나소닉 (ADR: PCRFY)과 함께 더 많은 차량을 생산할뿐만 아니라 자체 LiOn 배터리를 자체적으로 생산하기위한 'gigafactory'건설을 발표했다. 배터리 생산 문제를 스스로 해결함으로써 Tesla는 전기 자동차와 배터리 기술에 대한 투자 노출을 얻는 훌륭한 방법을 찾았을 것입니다.
배터리 기술 시장은 새로운 기술, 개발 및 파트너십을 통해 산업을 발전시키는 다소 근시안적입니다. Visiongain의“2018 Top 20 리튬 이온 배터리 제조 회사 보고서”는 배터리 기술 시장과 최고의 제조업체에 대한 많은 통찰력을 제공합니다. 보고서에 포함 된 회사는 다음과 같습니다.
- A123 Systems Inc. Automotive Energy Supply Corporation (AESC) 중국 항공 산업 주식 회사 (AVIC) BYD Company Ltd. CBAK Energy Technology Inc. COMCATorary Amperex Technology Ltd (CATL) GS Yuasa Corporation 허페이 Guoxuan 하이테크 전력 에너지 주식 회사 Hitachi 화학 유한 회사 Johnson Controls International Plc. LG 화학 Microvast Inc. Panasonic Corporation Saft 배터리 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
배터리 산업에서 주목할만한 다른 이름은 다음과 같습니다.
- AROtech Corp (ARTX)는 리튬 및 아연 공기 배터리를 개발 및 유통하고 고객들에게 미군을 계수합니다.PolyPore Inc. (PPO)는 주로 산업 및 의료 용도를 위해 고도로 전문화 된 리튬 폴리머 배터리를 생산합니다.Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) 대체 자동차 회사 인 델파이 오토모티브 (DLPH)와 다수의 합작 투자를 통해 전기 자동차 용 배터리 솔루션을 개발하고 있습니다., 그래 핀 기반 배터리. 응용 그래 핀 재료 (OTCMKTS: APGMF)도 그래 핀 기반 응용 분야에 대한 연구를 수행하고 있으며, 이너 시스 (EnerSys)는 배터리를 순수하게 사용합니다. 현재 전 세계에서 가장 큰 산업용 배터리 제조업체입니다.
Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT)도 있습니다. 이 ETF는 Solactive Global Lithium Index를 추적하고 리튬 채굴, 리튬 정제 및 배터리 생산에 리튬 사용을 포함하여 주로 리튬에 중점을 둔 다양한 상장 기업 포트폴리오에 노출을 제공합니다. 2018 년 10 월 기준 LIT ETF에서 최고 보유는 다음과 같습니다.
- 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 %
결론
현대에는 전력 용 배터리가 항상 중요했습니다. 그러나 모바일 컴퓨팅과 전기 자동차의 출현으로 중요성은 계속 커질 것입니다. 예를 들어, 현재 배터리 전원 팩은 Tesla 자동차 비용의 절반 이상을 차지합니다.
점점 더 중요 해지고있는 새롭고 더 나은 충전식 배터리에 대한 연구가 추진되고 있습니다. 리튬-공기 및 리튬-금속 배터리가 중요한 발전 일 수 있습니다. 이러한 기술이 성과를 거두면 배터리 생산, 순수 재생 리튬 이온 제조업체 또는 리튬 금속 생산 업체를 통한 간접 노출과 관련된 대기업에 투자하면 포트폴리오의 미래 성과를 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. ( 자세한 내용 은 다음 메가 트렌드에 투자: 리튬을 참조하십시오 .)
