[De energiedichtheid van lithium-ionbatterijen kan in de toekomst 1,5 tot 2 keer de stroomsterkte bereiken, wat betekent dat de batterijen kleiner zullen worden.]
[De kostenbesparing op lithium-ionbatterijen ligt maximaal tussen de 10% en 30%. Het is moeilijk om de prijs te halveren.]
Van smartphones tot elektrische auto's, batterijtechnologie dringt geleidelijk door in elk aspect van het leven. Dus, welke richting zal de batterij van de toekomst opgaan en welke veranderingen zal deze met zich meebrengen voor de maatschappij? Met deze vragen in gedachten interviewde verslaggever van First Financial vorige maand Akira Yoshino, een Japanse wetenschapper die dit jaar de Nobelprijs voor Scheikunde won voor lithium-ionbatterijen.
Volgens Yoshino zullen lithium-ionbatterijen de komende tien jaar nog steeds de batterij-industrie domineren. De ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie en het internet der dingen zal "ondenkbare" veranderingen teweegbrengen in de toepassingsmogelijkheden van lithium-ionbatterijen.
Onvoorstelbare verandering
Toen Yoshino de term 'draagbaar' hoorde, besefte hij dat de maatschappij een nieuwe batterij nodig had. In 1983 werd in Japan de eerste lithiumbatterij ter wereld geboren. Yoshino Akira produceerde 's werelds eerste prototype van een oplaadbare lithium-ionbatterij en zal in de toekomst een uitstekende bijdrage leveren aan de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen die breed worden gebruikt in smartphones en elektrische voertuigen.
Vorige maand zei Akira Yoshino in een exclusief interview met No. 1 Financial Journalist dat hij, nadat hij hoorde dat hij de Nobelprijs had gewonnen, "geen echte gevoelens meer heeft". "De volledige interviews daarna hebben me erg druk gemaakt, en ik kan niet al te blij zijn", zei Akira Yoshino. "Maar naarmate de dag van de uitreiking in december dichterbij komt, wordt de realiteit van de prijzen sterker."
In de afgelopen 30 jaar hebben 27 Japanse wetenschappers de Nobelprijs voor Scheikunde gewonnen, maar slechts twee van hen, waaronder Akira Yoshino, hebben prijzen gewonnen als bedrijfsonderzoekers. "In Japan ontvangen onderzoekers van onderzoeksinstituten en universiteiten over het algemeen prijzen, en slechts weinig bedrijfsonderzoekers uit de industrie hebben prijzen gewonnen", vertelde Akira Yoshino aan de First Financial Journalist. Hij benadrukte ook de verwachtingen van de industrie. Hij is van mening dat er binnen het bedrijf veel onderzoek van Nobelprijsniveau wordt gedaan, maar dat de Japanse industrie haar leiderschap en efficiëntie zou moeten verbeteren.
Yoshino Akira is van mening dat de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie en het internet der dingen "ondenkbare" veranderingen teweeg zal brengen in de toepassingsmogelijkheden van lithium-ionbatterijen. Zo zal de vooruitgang in software het batterijontwerpproces en de ontwikkeling van nieuwe materialen versnellen, en het gebruik van de batterij kunnen beïnvloeden, waardoor deze in de meest optimale omgeving kan worden gebruikt.
Yoshino Akira maakt zich ook grote zorgen over de bijdrage van zijn onderzoek aan de oplossing van wereldwijde klimaatveranderingsvraagstukken. Hij vertelde aan First Financial Journalist dat hij de prijs om twee redenen kreeg. Ten eerste om bij te dragen aan de ontwikkeling van een slimme mobiele samenleving; ten tweede om een belangrijk middel te bieden voor de bescherming van het wereldwijde milieu. "De bijdrage aan milieubescherming zal in de toekomst steeds duidelijker worden. Tegelijkertijd biedt dit ook een geweldige zakelijke kans", vertelde Akira Yoshino aan een financieel verslaggever.
Yoshino Akira vertelde studenten tijdens een lezing als professor aan de Meijo Universiteit dat hij, gezien de hoge verwachtingen van het publiek ten aanzien van het gebruik van hernieuwbare energie en batterijen als tegenmaatregel tegen de opwarming van de aarde, zijn eigen informatie zal geven, inclusief gedachten over milieuvraagstukken.
Wie gaat de batterij-industrie domineren?
De ontwikkeling van batterijtechnologie heeft een energierevolutie ontketend. Van smartphones tot elektrische auto's, batterijtechnologie is alomtegenwoordig en verandert elk aspect van het leven van mensen. Of de toekomstige batterij krachtiger en goedkoper zal worden, zal voor ons allemaal gevolgen hebben.
De industrie zet zich momenteel in om de veiligheid van batterijen te verbeteren en tegelijkertijd de energiedichtheid ervan te verhogen. Verbetering van de batterijprestaties draagt ook bij aan de strijd tegen klimaatverandering door het gebruik van hernieuwbare energie.
Volgens Yoshino zullen lithium-ionbatterijen de komende 10 jaar nog steeds de batterij-industrie domineren, maar de ontwikkeling en opkomst van nieuwe technologieën zullen de waarde en vooruitzichten van de industrie blijven versterken. Yoshino Akira vertelde First Business News dat de energiedichtheid van lithiumbatterijen in de toekomst 1,5 tot 2 keer de huidige kan bereiken, wat betekent dat de batterij kleiner zal worden. "Dit vermindert het materiaalgebruik en verlaagt dus de kosten, maar er zal geen significante daling in de materiaalkosten zijn." Hij zei: "De kostenbesparing van lithium-ionbatterijen ligt maximaal tussen de 10% en 30%. De prijs halveren is moeilijker."
Zullen elektronische apparaten in de toekomst sneller opladen? Akira Yoshino reageerde hierop door te stellen dat een mobiele telefoon in 5-10 minuten is opgeladen, een resultaat dat in het laboratorium is bereikt. Maar snel opladen vereist een hoge spanning, wat de levensduur van de batterij beïnvloedt. In de praktijk is het in veel gevallen niet nodig om de batterij bijzonder snel op te laden.
Van de eerste loodzuuraccu's tot de nikkel-metaalhydrideaccu's die de steunpilaren zijn van Japanse bedrijven zoals Toyota, en de lithium-ionaccu's die Tesla Roaster in 2008 gebruikte, domineren traditionele vloeibare lithium-ionaccu's al tien jaar de markt voor powerbattery. In de toekomst zal de tegenstelling tussen energiedichtheid en veiligheidseisen enerzijds en traditionele lithium-ionaccutechnologie anderzijds steeds duidelijker worden.
In reactie op experimenten en solid-state batterijproducten van buitenlandse bedrijven zei Akira Yoshino: "Ik denk dat solid-state batterijen een toekomstige richting vertegenwoordigen, en er is nog veel ruimte voor verbetering. Ik hoop binnenkort nieuwe vooruitgang te zien."
Hij zei ook dat solid-state batterijen qua technologie vergelijkbaar zijn met lithium-ionbatterijen. "Door de verbetering van de technologie kan de snelheid van lithium-ionzwemmen uiteindelijk ongeveer vier keer zo hoog worden als de huidige snelheid", vertelde Akira Yoshino aan een verslaggever van First Business News.
Vaste-stofbatterijen zijn lithium-ionbatterijen die vaste-stofelektrolyten gebruiken. Omdat vaste-stofelektrolyten de potentieel explosieve organische elektrolyt in traditionele lithium-ionbatterijen vervangen, lost dit de twee belangrijkste problemen op: hoge energiedichtheid en hoge veiligheidsprestaties. Vaste-stofelektrolyten worden gebruikt met hetzelfde energieniveau. De batterij die de elektrolyt vervangt, heeft een hogere energiedichtheid, maar biedt tegelijkertijd meer vermogen en een langere gebruiksduur, wat de ontwikkelingstrend is van de volgende generatie lithiumbatterijen.
Maar solid-state batterijen staan ook voor uitdagingen, zoals het verlagen van de kosten, het verbeteren van de veiligheid van vaste elektrolyten en het behouden van contact tussen elektroden en elektrolyten tijdens het laden en ontladen. Momenteel investeren veel internationale autogiganten fors in onderzoek en ontwikkeling naar solid-state batterijen. Toyota is bijvoorbeeld bezig met de ontwikkeling van een solid-state batterij, maar de kosten worden niet bekendgemaakt. Onderzoeksinstellingen voorspellen dat de wereldwijde vraag naar solid-state batterijen tegen 2030 naar verwachting de 500 GWh zal naderen.
Professor Whitingham, die de Nobelprijs deelde met Akira Yoshino, zei dat vaste-stofbatterijen mogelijk de eerste zullen zijn die in kleine elektronica zoals smartphones worden gebruikt. "Omdat er nog steeds grote problemen zijn bij de toepassing van grootschalige systemen", aldus professor Wittingham.
Plaatsingstijd: 16-12-2019