חתן פרס נובל אקירה יושינו: סוללת ליתיום עדיין תשלוט בתעשיית הסוללות בעוד עשר שנים

[צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום בעתיד עשויה להגיע לפי 1.5 עד פי 2 מהזרם, מה שאומר שהסוללות יהפכו קטנות יותר.]
[טווח הפחתת עלות סוללות ליתיום-יון הוא לכל היותר בין 10% ל-30%. קשה להפחית את המחיר בחצי.]
מסמארטפונים ועד מכוניות חשמליות, טכנולוגיית הסוללות מחלחלת בהדרגה לכל היבט של החיים. אז, לאיזה כיוון תתפתח הסוללה העתידית ואילו שינויים היא תביא לחברה? עם שאלות אלו בחשבון, כתב First Financial ראיין בחודש שעבר את אקירה יושינו, מדען יפני שזכה בפרס נובל לכימיה עבור סוללות ליתיום-יון השנה.
לדעתו של יושינו, סוללות ליתיום-יון ימשיכו לשלוט בתעשיית הסוללות גם בעשר השנים הקרובות. פיתוח טכנולוגיות חדשות כמו בינה מלאכותית ואינטרנט של הדברים יביא שינויים "בלתי נתפסים" בסיכויי היישום של סוללות ליתיום-יון.
שינוי בלתי נתפס
כאשר יושינו התוודע למונח "נייד", הוא הבין שהחברה זקוקה לסוללה חדשה. בשנת 1983 נולדה ביפן סוללת הליתיום הראשונה בעולם. יושינו אקירה ייצר את האב טיפוס הראשון בעולם של סוללת ליתיום-יון נטענת, והוא יתרום תרומה יוצאת דופן לפיתוח סוללות ליתיום-יון הנמצאות בשימוש נרחב בסמארטפונים וכלי רכב חשמליים בעתיד.
בחודש שעבר, אמר אקירה יושינו בראיון בלעדי לעיתונאי הפיננסי מספר 1 כי לאחר שנודע לו שזכה בפרס נובל, "אין לו רגשות אמיתיים". "הראיונות המלאים מאוחר יותר העסיקו אותי מאוד, ולא יכולתי להיות מאושר מדי", אמר אקירה יושינו. "אבל ככל שיום קבלת הפרסים בדצמבר מתקרב, המציאות של הפרסים מתחזקת".
ב-30 השנים האחרונות, 27 חוקרים יפנים או סטודנטים יפניים זכו בפרס נובל לכימיה, אך רק שניים מהם, כולל אקירה יושינו, קיבלו פרסים כחוקרים תאגידיים. "ביפן, חוקרים ממכוני מחקר ואוניברסיטאות מקבלים בדרך כלל פרסים, ומעט חוקרים תאגידיים מהתעשייה זכו בפרסים", אמר אקירה יושינו לעיתון "First Financial Journalist". הוא גם הדגיש את הציפיות מהתעשייה. הוא מאמין שיש הרבה מחקר ברמת נובל בתוך החברה, אך התעשייה היפנית צריכה לשפר את מנהיגותה ויעילותה.
יושינו אקירה מאמין שפיתוח טכנולוגיות חדשות כמו בינה מלאכותית ואינטרנט של הדברים יביא שינויים "בלתי נתפסים" בסיכויי היישום של סוללות ליתיום-יון. לדוגמה, התקדמות התוכנה תאיץ את תהליך תכנון הסוללות ואת פיתוח חומרים חדשים, ויכול להשפיע על השימוש בסוללה, מה שיאפשר שימוש בסוללה בסביבה הטובה ביותר.
יושינו אקירה מודאג מאוד גם מתרומת מחקרו לפתרון בעיות שינויי האקלים העולמיות. הוא אמר ל"First Financial Journalist" כי הפרס זכה משתי סיבות. הראשונה היא לתרום לפיתוח חברה ניידת חכמה; השנייה היא לספק אמצעי חשוב להגנה על הסביבה העולמית. "התרומה להגנת הסביבה תהפוך לברורה יותר ויותר בעתיד. יחד עם זאת, זוהי גם הזדמנות עסקית נהדרת", אמר אקירה יושינו לכתב פיננסי.
יושינו אקירה אמר לסטודנטים במהלך הרצאה באוניברסיטת מייג'ו כפרופסור כי בהתחשב בציפיות הגבוהות של הציבור לשימוש באנרגיה מתחדשת ובסוללות כאמצעי נגד להתחממות הגלובלית, הוא יעביר מידע משלו, כולל מחשבות על סוגיות סביבתיות.
מי ישלוט בתעשיית הסוללות
פיתוח טכנולוגיית הסוללות עורר מהפכת אנרגיה. מטלפונים חכמים ועד מכוניות חשמליות, טכנולוגיית הסוללות נמצאת בכל מקום ומשנה כל היבט בחייהם של אנשים. האם הסוללה העתידית תהפוך חזקה יותר ובעלת מחיר נמוך יותר תשפיע על כל אחד מאיתנו.
כיום, התעשייה מחויבת לשיפור בטיחות הסוללה תוך הגברת צפיפות האנרגיה שלה. שיפור ביצועי הסוללה מסייע גם בהתמודדות עם שינויי האקלים באמצעות שימוש באנרגיה מתחדשת.
לדעתו של יושינו, סוללות ליתיום-יון ימשיכו לשלוט בתעשיית הסוללות ב-10 השנים הקרובות, אך הפיתוח והעלייה של טכנולוגיות חדשות ימשיכו גם הם לחזק את שווי התעשייה ואת סיכויי התעשייה. יושינו אקירה אמר ל-First Business News כי צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום בעתיד עשויה להגיע לפי 1.5 עד פי 2 מהזרם, מה שאומר שהסוללה תהפוך קטנה יותר. "זה מפחית את החומר וכך מפחית את העלות, אך לא תהיה ירידה משמעותית בעלות החומר." הוא אמר, "ההפחתה בעלות של סוללות ליתיום-יון היא לכל היותר בין 10% ל-30%. לרצות לחצות את המחיר קשה יותר."
האם מכשירים אלקטרוניים ייטענו מהר יותר בעתיד? בתגובה, אמר אקירה יושינו כי טלפון נייד נטען תוך 5-10 דקות, דבר שהושג במעבדה. אך טעינה מהירה דורשת מתח גבוה, אשר ישפיע על חיי הסוללה. במצבים רבים במציאות, ייתכן שאנשים לא יצטרכו לטעון מהר במיוחד.
מסוללות עופרת-חומצה המוקדמות, דרך סוללות ניקל-מטאל הידריד שהן עמוד התווך של חברות יפניות כמו טויוטה, ועד סוללות ליתיום-יון בהן השתמשה חברת טסלה רוסטר בשנת 2008, סוללות ליתיום-יון נוזליות מסורתיות שלטו בשוק סוללות החשמל במשך עשר שנים. בעתיד, הסתירה בין צפיפות האנרגיה ודרישות הבטיחות לבין טכנולוגיית סוללות ליתיום-יון המסורתית תהפוך לבולטת יותר ויותר.
בתגובה לניסויים ולמוצרי סוללות מוצקות של חברות מעבר לים, אמר אקירה יושינו: "אני חושב שסוללות מוצקות מייצגות כיוון עתידי, ועדיין יש מקום רב לשיפור. אני מקווה לראות התקדמות חדשה בקרוב."
הוא גם אמר שסוללות מצב מוצק דומות בטכנולוגיה לסוללות ליתיום-יון. "באמצעות שיפור הטכנולוגיה, מהירות שחיית סוללות הליתיום-יון יכולה סוף סוף להגיע לפי 4 בערך מהמהירות הנוכחית", אמר אקירה יושינו לכתב ב-First Business News.
סוללות מצב מוצק הן סוללות ליתיום-יון המשתמשות באלקטרוליטים במצב מוצק. מכיוון שאלקטרוליטים במצב מוצק מחליפים את האלקטרוליט האורגני שעלול להיות נפיץ בסוללות ליתיום-יון מסורתיות, זה פותר את שתי הבעיות העיקריות של צפיפות אנרגיה גבוהה וביצועי בטיחות גבוהים. אלקטרוליטים במצב מוצק משמשים באותה אנרגיה. לסוללה המחליפה את האלקטרוליט יש צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, בו זמנית יש לה הספק גדול יותר וזמן שימוש ארוך יותר, וזו מגמת הפיתוח של הדור הבא של סוללות ליתיום.
אבל סוללות מצב מוצק מתמודדות גם עם אתגרים כמו הפחתת עלויות, שיפור בטיחות האלקטרוליטים המוצקים ושמירה על מגע בין האלקטרודות לאלקטרוליטים במהלך טעינה ופריקה. כיום, חברות רכב ענקיות גלובליות רבות משקיעות רבות במחקר ופיתוח של סוללות מצב מוצק. לדוגמה, טויוטה מפתחת סוללת מצב מוצק, אך העלות לא נחשפה. מוסדות מחקר צופים שעד שנת 2030, הביקוש העולמי לסוללות מצב מוצק צפוי להתקרב ל-500 ג'יגה-וואט-שעה.
פרופסור ויטינגהם, שחלק את פרס נובל עם אקירה יושינו, אמר כי סוללות מצב מוצק עשויות להיות הראשונות שישמשו במכשירים אלקטרוניים קטנים כמו טלפונים חכמים. "מכיוון שעדיין יש בעיות גדולות ביישום של מערכות בקנה מידה גדול", אמר פרופסור ויטינגהם.