[Energitettheten til litiumbatterier kan i fremtiden bli 1,5 til 2 ganger så høy som strømmen, noe som betyr at batteriene vil bli mindre.]
[Kostnadsreduksjonen for litiumionbatterier er maksimalt mellom 10 % og 30 %. Det er vanskelig å halvere prisen.]
Fra smarttelefoner til elbiler infiltrerer batteriteknologi gradvis alle aspekter av livet. Så, hvilken retning vil fremtidens batteri utvikle seg, og hvilke endringer vil det bringe i samfunnet? Med disse spørsmålene i tankene intervjuet First Financial-reporteren Akira Yoshino forrige måned, en japansk forsker som vant Nobelprisen i kjemi for litiumionbatterier i år.
Etter Yoshinos mening vil litiumionbatterier fortsatt dominere batteriindustrien de neste 10 årene. Utviklingen av nye teknologier som kunstig intelligens og tingenes internett vil føre til «utenkelige» endringer i bruksmulighetene for litiumionbatterier.
Ufattelig forandring
Da Yoshino ble klar over begrepet «bærbar», innså han at samfunnet trengte et nytt batteri. I 1983 ble verdens første litiumbatteri født i Japan. Yoshino Akira produserte verdens første prototype av et oppladbart litiumionbatteri, og vil gi et enestående bidrag til utviklingen av litiumionbatterier som vil bli mye brukt i smarttelefoner og elbiler i fremtiden.
I forrige måned sa Akira Yoshino i et eksklusivt intervju med No. 1 Financial Journalist at etter å ha fått vite at han vant Nobelprisen, «har han ingen ekte følelser». «De fullstendige intervjuene senere gjorde meg veldig opptatt, og jeg kunne ikke vært for glad», sa Akira Yoshino. «Men etter hvert som dagen for å motta prisene i desember nærmer seg, har realiteten rundt prisene blitt sterkere.»
I løpet av de siste 30 årene har 27 japanske eller japanske forskere vunnet Nobelprisen i kjemi, men bare to av dem, inkludert Akira Yoshino, har mottatt priser som bedriftsforskere. «I Japan mottar forskere fra forskningsinstitutter og universiteter generelt priser, og få bedriftsforskere fra industrien har vunnet priser», sa Akira Yoshino til First Financial Journalist. Han understreket også forventningene til industrien. Han mener at det er mye forskning på nobelnivå i selskapet, men den japanske industrien bør forbedre sitt lederskap og effektivitet.
Yoshino Akira mener at utviklingen av nye teknologier som kunstig intelligens og tingenes internett vil føre til «utenkelige» endringer i bruksmulighetene til litiumionbatterier. For eksempel vil programvareutvikling fremskynde batteridesignprosessen og utviklingen av nye materialer, og kan påvirke bruken av batteriet, slik at batteriet kan brukes i det beste miljøet.
Yoshino Akira er også svært bekymret for bidraget forskningen hans kan gi til å løse globale klimaproblemer. Han fortalte First Financial Journalist at han ble tildelt prisen av to grunner. Den første er å bidra til utviklingen av et smart mobilsamfunn; den andre er å gi et viktig middel for å beskytte det globale miljøet. «Bidraget til miljøvern vil bli mer og mer åpenbart i fremtiden. Samtidig er dette også en flott forretningsmulighet», sa Akira Yoshino til en finansreporter.
Yoshino Akira fortalte studentene under et foredrag ved Meijo-universitetet som professor at gitt publikums høye forventninger til bruk av fornybar energi og batterier som et mottiltak mot global oppvarming, vil han levere sin egen informasjon, inkludert tanker om miljøspørsmål.
Hvem vil dominere batteribransjen
Utviklingen av batteriteknologi satte i gang en energirevolusjon. Fra smarttelefoner til elbiler er batteriteknologi allestedsnærværende og forandrer alle aspekter av folks liv. Hvorvidt fremtidens batteri vil bli kraftigere og billigere, vil påvirke hver enkelt av oss.
For tiden er industrien forpliktet til å forbedre batteriets sikkerhet samtidig som den øker batteriets energitetthet. Forbedringen av batteriets ytelse bidrar også til å håndtere klimaendringer gjennom bruk av fornybar energi.
Etter Yoshinos mening vil litiumionbatterier fortsatt dominere batteriindustrien de neste 10 årene, men utviklingen og fremveksten av nye teknologier vil også fortsette å styrke industriens verdsettelse og fremtidsutsikter. Yoshino Akira fortalte First Business News at energitettheten til litiumionbatterier i fremtiden kan nå 1,5 til 2 ganger strømstyrken, noe som betyr at batteriet vil bli mindre. «Dette reduserer materialet og dermed kostnadene, men det vil ikke bli en betydelig reduksjon i materialkostnadene.» Han sa: «Reduksjonen i kostnadene for litiumionbatterier er maksimalt mellom 10 % og 30 %. Å ville halvere prisen er vanskeligere.»
Vil elektroniske enheter lade raskere i fremtiden? Akira Yoshino svarte at en mobiltelefon er full på 5–10 minutter, noe som er oppnådd i laboratoriet. Men hurtiglading krever sterk spenning, noe som vil påvirke batterilevetiden. I mange situasjoner i virkeligheten trenger folk kanskje ikke å lade spesielt raskt.
Fra de tidlige blybatteriene til nikkelmetallhydridbatteriene som er bærebjelkene i japanske selskaper som Toyota, til litiumionbatteriene som ble brukt av Tesla Roaster i 2008, har tradisjonelle flytende litiumionbatterier dominert markedet for kraftbatterier i ti år. I fremtiden vil motsetningen mellom energitetthet og sikkerhetskrav og tradisjonell litiumionbatteriteknologi bli stadig mer fremtredende.
Som svar på eksperimenter og solid-state-batteriprodukter fra utenlandske selskaper, sa Akira Yoshino: «Jeg tror solid-state-batterier representerer en fremtidig retning, og det er fortsatt mye rom for forbedring. Jeg håper å se nye fremskritt snart.»
Han sa også at solid-state-batterier har lignende teknologi som litiumionbatterier. «Gjennom forbedring av teknologien kan hastigheten på litiumionbatterier endelig nå omtrent fire ganger dagens hastighet», sa Akira Yoshino til en reporter i First Business News.
Solid-state-batterier er litiumionbatterier som bruker solid-state-elektrolytter. Fordi solid-state-elektrolytter erstatter den potensielt eksplosive organiske elektrolytten i tradisjonelle litiumionbatterier, løser dette de to hovedproblemene med høy energitetthet og høy sikkerhetsytelse. Solid-state-elektrolytter brukes med samme energi. Batteriet som erstatter elektrolytten har en høyere energitetthet, samtidig som det har større effekt og lengre brukstid, noe som er utviklingstrenden for neste generasjon litiumbatterier.
Men solid-state-batterier står også overfor utfordringer som å redusere kostnader, forbedre sikkerheten til faste elektrolytter og opprettholde kontakt mellom elektroder og elektrolytter under lading og utlading. For tiden investerer mange globale gigantiske bilprodusenter tungt i FoU for solid-state-batterier. For eksempel utvikler Toyota et solid-state-batteri, men kostnaden er ikke oppgitt. Forskningsinstitusjoner spår at den globale etterspørselen etter solid-state-batterier forventes å nærme seg 500 GWh innen 2030.
Professor Whitingham, som delte Nobelprisen med Akira Yoshino, sa at solid-state-batterier kan være de første som blir brukt i små elektroniske enheter som smarttelefoner. «Fordi det fortsatt er store problemer med bruk av storskala systemer», sa professor Wittingham.
Publisert: 16. desember 2019