[Gęstość energii baterii litowych w przyszłości może osiągnąć 1,5–2 razy większą od obecnej, co oznacza, że baterie będą mniejsze.]
[Zakres redukcji kosztów akumulatorów litowo-jonowych wynosi maksymalnie 10% do 30%. Trudno jest obniżyć cenę o połowę.]
Od smartfonów po samochody elektryczne, technologia baterii stopniowo przenika do każdego aspektu życia. W jakim kierunku rozwinie się przyszła bateria i jakie zmiany przyniesie społeczeństwu? Mając te pytania na uwadze, reporter First Financial przeprowadził w zeszłym miesiącu wywiad z Akirą Yoshino, japońskim naukowcem, który w tym roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za baterie litowo-jonowe.
Według Yoshino baterie litowo-jonowe nadal będą dominować w branży baterii w ciągu najbliższych 10 lat. Rozwój nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja i Internet rzeczy, przyniesie „nie do pomyślenia” zmiany w perspektywach zastosowań baterii litowo-jonowych.
Niewyobrażalna zmiana
Kiedy Yoshino dowiedział się o terminie „przenośny”, zdał sobie sprawę, że społeczeństwo potrzebuje nowej baterii. W 1983 r. w Japonii narodziła się pierwsza na świecie bateria litowa. Yoshino Akira wyprodukował pierwszy na świecie prototyp akumulatora litowo-jonowego i wniesie wybitny wkład w rozwój akumulatorów litowo-jonowych, które będą szeroko stosowane w smartfonach i pojazdach elektrycznych w przyszłości.
W zeszłym miesiącu Akira Yoshino powiedział w ekskluzywnym wywiadzie dla No. 1 Financial Journalist, że po tym, jak dowiedział się, że otrzymał Nagrodę Nobla, „nie ma żadnych prawdziwych uczuć”. „Późniejsze pełne wywiady sprawiły, że byłem bardzo zajęty i nie mogłem być zbyt szczęśliwy”. Powiedział Akira Yoshino. „Ale w miarę jak dzień wręczenia nagród w grudniu zbliża się, rzeczywistość nagród stała się silniejsza”.
W ciągu ostatnich 30 lat 27 japońskich lub japońskich naukowców otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, ale tylko dwóch z nich, w tym Akira Yoshino, otrzymało nagrody jako badacze korporacyjni. „W Japonii badacze z instytutów badawczych i uniwersytetów zazwyczaj otrzymują nagrody, a niewielu badaczy korporacyjnych z branży zdobyło nagrody”. Akira Yoshino powiedział First Financial Journalist. Podkreślił również oczekiwania branży. Uważa, że w firmie jest wiele badań na poziomie Nobla, ale japoński przemysł powinien poprawić swoje przywództwo i wydajność.
Yoshino Akira uważa, że rozwój nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja i Internet rzeczy, przyniesie „nie do pomyślenia” zmiany w perspektywach zastosowań baterii litowo-jonowych. Na przykład postęp w oprogramowaniu przyspieszy proces projektowania baterii i rozwój nowych materiałów, a także może wpłynąć na użytkowanie baterii, umożliwiając jej użytkowanie w najlepszym środowisku.
Yoshino Akira jest również bardzo zaniepokojony wkładem swoich badań w rozwiązywanie globalnych problemów związanych ze zmianą klimatu. Powiedział First Financial Journalist, że został nagrodzony z dwóch powodów. Pierwszym jest wkład w rozwój inteligentnego społeczeństwa mobilnego; drugim jest zapewnienie ważnego środka ochrony globalnego środowiska. „Wkład w ochronę środowiska będzie stawał się coraz bardziej oczywisty w przyszłości. Jednocześnie jest to również świetna okazja biznesowa”. Akira Yoshino powiedział reporterowi finansowemu.
Yoshino Akira, jako profesor, powiedział studentom podczas wykładu na Uniwersytecie Meijo, że biorąc pod uwagę wysokie oczekiwania społeczeństwa co do wykorzystania odnawialnych źródeł energii i baterii jako środka zaradczego na globalne ocieplenie, wygłosi on własne oświadczenie, w tym przemyślenia na temat kwestii środowiskowych.
Kto będzie dominował w branży akumulatorów
Rozwój technologii akumulatorów zapoczątkował rewolucję energetyczną. Od smartfonów po samochody elektryczne, technologia akumulatorów jest wszechobecna, zmieniając każdy aspekt życia ludzi. To, czy przyszłe akumulatory staną się mocniejsze i tańsze, wpłynie na każdego z nas.
Obecnie branża jest zobowiązana do poprawy bezpieczeństwa baterii przy jednoczesnym zwiększeniu gęstości energii baterii. Poprawa wydajności baterii pomaga również w walce ze zmianą klimatu poprzez wykorzystanie energii odnawialnej.
Według Yoshino baterie litowo-jonowe nadal będą dominować w branży baterii w ciągu najbliższych 10 lat, ale rozwój i wzrost nowych technologii będą również nadal wzmacniać wycenę i perspektywy branży. Yoshino Akira powiedział First Business News, że gęstość energii baterii litowych w przyszłości może osiągnąć 1,5 do 2 razy większą niż obecna, co oznacza, że bateria stanie się mniejsza. „To zmniejsza materiał, a tym samym obniża koszt, ale nie nastąpi znaczący spadek kosztu materiału”. Powiedział: „Obniżenie kosztu baterii litowo-jonowych wynosi maksymalnie od 10% do 30%. Chęć obniżenia ceny o połowę jest trudniejsza”.
Czy urządzenia elektroniczne będą ładować się szybciej w przyszłości? W odpowiedzi Akira Yoshino powiedział, że telefon komórkowy jest pełny w ciągu 5-10 minut, co zostało osiągnięte w laboratorium. Jednak szybkie ładowanie wymaga wysokiego napięcia, co wpłynie na żywotność baterii. W wielu sytuacjach w rzeczywistości ludzie mogą nie potrzebować ładowania szczególnie szybko.
Od wczesnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, przez akumulatory niklowo-wodorkowe, które są podstawą japońskich firm, takich jak Toyota, po akumulatory litowo-jonowe używane przez Tesla Roaster w 2008 r., tradycyjne akumulatory litowo-jonowe na bazie cieczy dominowały na rynku akumulatorów przez dziesięć lat. W przyszłości sprzeczność między gęstością energii i wymogami bezpieczeństwa a tradycyjną technologią akumulatorów litowo-jonowych stanie się coraz bardziej widoczna.
W odpowiedzi na eksperymenty i produkty baterii półprzewodnikowych od zagranicznych firm, Akira Yoshino powiedział: „Myślę, że baterie półprzewodnikowe reprezentują kierunek przyszłości i wciąż jest wiele do poprawienia. Mam nadzieję, że wkrótce zobaczę nowe postępy”.
Powiedział również, że baterie półprzewodnikowe są podobne technologicznie do baterii litowo-jonowych. „Dzięki udoskonaleniu technologii prędkość pływania na bateriach litowo-jonowych może w końcu osiągnąć około 4-krotność obecnej prędkości”. Akira Yoshino powiedział reporterowi First Business News.
Baterie ze stałym elektrolitem to baterie litowo-jonowe, które wykorzystują stałe elektrolity. Ponieważ stałe elektrolity zastępują potencjalnie wybuchowy elektrolit organiczny w tradycyjnych bateriach litowo-jonowych, rozwiązuje to dwa główne problemy wysokiej gęstości energii i wysokiej wydajności bezpieczeństwa. Stałe elektrolity są używane przy tej samej energii Bateria, która zastępuje elektrolit, ma wyższą gęstość energii, jednocześnie ma większą moc i dłuższy czas użytkowania, co jest trendem rozwojowym kolejnej generacji baterii litowych.
Ale baterie półprzewodnikowe również stają przed wyzwaniami, takimi jak redukcja kosztów, poprawa bezpieczeństwa stałych elektrolitów i utrzymanie kontaktu między elektrodami i elektrolitami podczas ładowania i rozładowywania. Obecnie wiele globalnych gigantów samochodowych inwestuje duże środki w badania i rozwój baterii półprzewodnikowych. Na przykład Toyota opracowuje baterię półprzewodnikową, ale jej koszt nie jest ujawniony. Instytucje badawcze przewidują, że do 2030 r. globalny popyt na baterie półprzewodnikowe ma zbliżyć się do 500 GWh.
Profesor Whitingham, który podzielił się Nagrodą Nobla z Akirą Yoshino, powiedział, że baterie półprzewodnikowe mogą być pierwszymi, które zostaną wykorzystane w małej elektronice, takiej jak smartfony. „Ponieważ nadal istnieją duże problemy w stosowaniu systemów na dużą skalę” — powiedział profesor Wittingham.
Czas publikacji: 16-12-2019