[Orkuþéttleiki litíumrafhlöður gæti í framtíðinni orðið 1,5 til 2 sinnum meiri en straumurinn, sem þýðir að rafhlöðurnar verða minni.]
[Kostnaðarlækkun fyrir litíum-jón rafhlöður er í mesta lagi á bilinu 10% til 30%. Það er erfitt að helminga verðið.]
Frá snjallsímum til rafmagnsbíla er rafhlöðutækni smám saman að síast inn í alla þætti lífsins. Svo, í hvaða átt mun framtíðarrafhlöðan þróast og hvaða breytingar munu hún hafa í för með sér fyrir samfélagið? Með þessar spurningar í huga tók blaðamaður First Financial viðtal við Akira Yoshino í síðasta mánuði, japanskan vísindamann sem vann Nóbelsverðlaunin í efnafræði fyrir litíumjónarafhlöður í ár.
Að mati Yoshino munu litíumjónarafhlöður enn ráða ríkjum í rafhlöðuiðnaðinum næstu 10 árin. Þróun nýrrar tækni eins og gervigreindar og „Internets hlutanna“ mun leiða til „óhugsandi“ breytinga á notkunarmöguleikum litíumjónarafhlöða.
Óhugsandi breyting
Þegar Yoshino varð meðvitaður um hugtakið „flytjanlegur“ áttaði hann sig á því að samfélagið þurfti nýja rafhlöðu. Árið 1983 kom fyrsta litíumrafhlaðan í heimi til sögunnar í Japan. Yoshino Akira framleiddi fyrstu frumgerð heimsins af endurhlaðanlegri litíum-jón rafhlöðu og mun leggja framúrskarandi af mörkum til þróunar litíum-jón rafhlöðu sem verða mikið notaðar í snjallsímum og rafknúnum ökutækjum í framtíðinni.
Í síðasta mánuði sagði Akira Yoshino í einkaviðtali við No. 1 Financial Journalist að eftir að hafa frétt að hann hefði unnið Nóbelsverðlaunin hefði hann „engar raunverulegar tilfinningar“. „Viðtölin síðar gerðu mig mjög upptekinn og ég gæti ekki verið of ánægður,“ sagði Akira Yoshino. „En eftir því sem dagurinn sem viðtöku verðlaunanna í desember nálgast hefur raunveruleikinn um verðlaunin orðið sterkari.“
Á síðustu 30 árum hafa 27 japanskir eða japanskir fræðimenn unnið Nóbelsverðlaunin í efnafræði, en aðeins tveir þeirra, þar á meðal Akira Yoshino, hafa hlotið verðlaun sem fyrirtækjarannsakendur. „Í Japan fá vísindamenn frá rannsóknarstofnunum og háskólum almennt verðlaun, en fáir fyrirtækjarannsakendur úr greininni hafa unnið verðlaun,“ sagði Akira Yoshino við First Financial Journalist. Hann lagði einnig áherslu á væntingar til greinarinnar. Hann telur að það sé mikið af rannsóknum á Nóbelsstigi innan fyrirtækisins, en japanski greinin ætti að bæta forystu sína og skilvirkni.
Yoshino Akira telur að þróun nýrrar tækni eins og gervigreindar og internetsins hlutanna muni leiða til „óhugsandi“ breytinga á notkunarmöguleikum litíum-jón rafhlöðu. Til dæmis mun framþróun hugbúnaðar flýta fyrir hönnunarferli rafhlöðu og þróun nýrra efna og geta haft áhrif á notkun rafhlöðunnar, sem gerir kleift að nota rafhlöðuna í bestu mögulegu umhverfi.
Yoshino Akira hefur einnig miklar áhyggjur af framlagi rannsókna sinna til lausnar á hnattrænum loftslagsvandamálum. Hann sagði við First Financial Journalist að tvær ástæður væru fyrir því að hann hefði fengið verðlaunin. Sú fyrri er að leggja sitt af mörkum til þróunar snjalls farsímasamfélags; sú seinni er að veita mikilvæga leið til að vernda hnattrænt umhverfi. „Framlag til umhverfisverndar verður sífellt augljósara í framtíðinni. Á sama tíma er þetta líka frábært viðskiptatækifæri,“ sagði Akira Yoshino við fjármálafréttamann.
Yoshino Akira sagði nemendum í fyrirlestri við Meijo-háskóla sem prófessor að miðað við miklar væntingar almennings til notkunar endurnýjanlegrar orku og rafhlöðu sem mótvægisaðgerð gegn hlýnun jarðar, myndi hann koma með sínar eigin upplýsingar, þar á meðal hugsanir um umhverfismál.
Hver mun ráða ríkjum í rafhlöðuiðnaðinum
Þróun rafhlöðutækni hleypti af stað byltingu í orkumálum. Rafhlöðutækni er alls staðar nálæg og breytir öllum þáttum lífs fólks, allt frá snjallsímum til rafmagnsbíla. Hvort framtíðarrafhlöðan verði öflugri og ódýrari mun hafa áhrif á hvert og eitt okkar.
Eins og er hefur iðnaðurinn skuldbundið sig til að bæta öryggi rafhlöðunnar og auka orkuþéttleika hennar. Að bæta afköst rafhlöðunnar hjálpar einnig til við að takast á við loftslagsbreytingar með því að nota endurnýjanlega orku.
Að mati Yoshino munu litíumjónarafhlöður enn ráða ríkjum í rafhlöðuiðnaðinum næstu 10 árin, en þróun og aukning nýrrar tækni mun einnig halda áfram að styrkja verðmat og horfur iðnaðarins. Yoshino Akira sagði við First Business News að orkuþéttleiki litíumjónarafhlöður í framtíðinni gæti náð 1,5 til 2 sinnum straumnum, sem þýðir að rafhlöðurnar verða minni. „Þetta minnkar efnið og þar með kostnaðinn, en það verður ekki veruleg lækkun á kostnaði efnisins.“ Hann sagði: „Lækkun á kostnaði við litíumjónarafhlöður er í mesta lagi á milli 10% og 30%. Að vilja helminga verðið er erfiðara.“
Munu raftæki hlaðast hraðar í framtíðinni? Í svari sagði Akira Yoshino að farsími hleðst á 5-10 mínútum, sem hefur verið náð í rannsóknarstofu. En hraðhleðsla krefst mikillar spennu, sem hefur áhrif á endingu rafhlöðunnar. Í mörgum tilfellum í raun og veru þarf fólk ekki að hlaða sérstaklega hratt.
Frá fyrstu blýsýrurafhlöðunum til nikkel-málmhýdríðrafhlöðu sem eru meginstoðir japanskra fyrirtækja eins og Toyota, til litíumjónarafhlöðu sem Tesla Roaster notaði árið 2008, hafa hefðbundnar fljótandi litíumjónarafhlöður ráðið ríkjum á markaði fyrir rafmagnsrafhlöður í tíu ár. Í framtíðinni mun mótsögnin milli orkuþéttleika og öryggiskrafna og hefðbundinnar litíumjónarafhlöðutækni verða sífellt áberandi.
Í svari við tilraunum og rafhlaðum frá erlendum fyrirtækjum sagði Akira Yoshino: „Ég tel að rafhlaður séu framtíðarstefna og það sé enn mikið pláss fyrir úrbætur. Ég vona að sjá nýjar framfarir fljótlega.“
Hann sagði einnig að rafhlaður með föstu efnasambandi væru svipaðar að tækni og litíumjónarafhlöður. „Með framförum í tækni getur hraði litíumjónarafhlöðu loksins náð um fjórum sinnum meiri hraða en nú er,“ sagði Akira Yoshino við blaðamann hjá First Business News.
Fasta rafhlöður eru litíumjónarafhlöður sem nota fasta rafvökva. Þar sem fasta rafvökvi kemur í stað sprengifimra lífrænna rafvökva í hefðbundnum litíumjónarafhlöðum leysir þetta tvö helstu vandamál: mikla orkuþéttleika og mikla öryggisafköst. Fasta rafvökvi er notaður með sömu orku. Rafhlaðan sem kemur í stað rafvökvans hefur meiri orkuþéttleika, á sama tíma meiri afl og lengri notkunartíma, sem er þróunarstefna næstu kynslóðar litíumrafhlöður.
En rafgeymar með fasta efnasamsetningu standa einnig frammi fyrir áskorunum eins og að lækka kostnað, bæta öryggi fastra rafvökva og viðhalda snertingu milli rafskauta og rafvökva við hleðslu og afhleðslu. Eins og er fjárfesta mörg alþjóðleg risabílafyrirtæki mikið í rannsóknum og þróun á fastra rafhlöðum. Til dæmis er Toyota að þróa fastra rafhlöðu, en kostnaðurinn er ekki gefinn upp. Rannsóknarstofnanir spá því að árið 2030 sé gert ráð fyrir að eftirspurn eftir fastra rafhlöðum á heimsvísu nálgist 500 GWh.
Prófessor Whitingham, sem deildi Nóbelsverðlaununum með Akira Yoshino, sagði að rafhlöður með föstu efnasambandi gætu verið þær fyrstu sem notaðar verða í litlum rafeindabúnaði eins og snjallsímum. „Vegna þess að það eru enn stór vandamál í notkun stórra kerfa,“ sagði prófessor Wittingham.
Birtingartími: 16. des. 2019