[Gęstość energetyczna baterii litowych w przyszłości może osiągnąć 1,5–2 razy większą od obecnej, co oznacza, że baterie staną się mniejsze.]
[Obniżenie 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 będzie się rozwijać przyszłość baterii i jakie zmiany przyniesie społeczeństwu? Mając te pytania na uwadze, reporterzy First Financial przeprowadzili w zeszłym miesiącu wywiad z Akirą Yoshino, japońskim naukowcem, który w tym roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za baterie litowo-jonowe.
Zdaniem Yoshino, baterie litowo-jonowe nadal będą dominować w branży akumulatorów w ciągu najbliższych 10 lat. Rozwój nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja i Internet Rzeczy, przyniesie „niewyobrażalne” zmiany w perspektywach zastosowań baterii litowo-jonowych.
Niewyobrażalna zmiana
Kiedy Yoshino zetknął się z terminem „przenośny”, zdał sobie sprawę, że społeczeństwo potrzebuje nowej baterii. W 1983 roku w Japonii narodziła się pierwsza na świecie bateria litowa. Yoshino Akira stworzył pierwszy na świecie prototyp akumulatora litowo-jonowego i wniesie znaczący wkład w rozwój akumulatorów litowo-jonowych, które w przyszłości będą szeroko stosowane w smartfonach i pojazdach elektrycznych.
W zeszłym miesiącu Akira Yoshino powiedział w ekskluzywnym wywiadzie dla „No. 1 Financial Journalist”, że po tym, jak dowiedział się o zdobyciu Nagrody Nobla, „nie ma w sobie żadnych prawdziwych uczuć”. „Późniejsze wywiady sprawiły, że byłem bardzo zajęty i nie mogłem być zbyt szczęśliwy” – powiedział Akira Yoshino. „Ale w miarę jak zbliża się grudniowy dzień wręczenia nagród, ich realność staje się coraz 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 naukowcy z instytutów badawczych i uniwersytetów zazwyczaj otrzymują nagrody, a niewielu badaczy korporacyjnych z branży zdobyło nagrody” – powiedział Akira Yoshino w wywiadzie dla First Financial Journalist. Podkreślił również oczekiwania branży. Uważa, że w firmie prowadzonych jest wiele badań na poziomie Nobla, ale japoński przemysł powinien poprawić swoje przywództwo i efektywność.
Yoshino Akira uważa, że rozwój nowych technologii, takich jak sztuczna inteligencja i Internet Rzeczy, przyniesie „niewyobrażalne” zmiany w perspektywach zastosowań baterii litowo-jonowych. Na przykład, postęp w oprogramowaniu przyspieszy proces projektowania baterii i opracowywania nowych materiałów, a także wpłynie na użytkowanie baterii, umożliwiając jej użytkowanie w optymalnych warunkach.
Yoshino Akira jest również bardzo zaniepokojony wkładem swoich badań w rozwiązywanie globalnych problemów związanych ze zmianami klimatu. W wywiadzie dla First Financial Journalist powiedział, że nagrodę otrzymał z dwóch powodów. Po pierwsze, przyczynił się do rozwoju inteligentnego, mobilnego społeczeństwa, a po drugie, zapewnił ważne środki ochrony globalnego środowiska. „Wkład w ochronę środowiska będzie w przyszłości coraz bardziej widoczny. Jednocześnie jest to również doskonała okazja biznesowa” – powiedział Akira Yoshino reporterowi finansowemu.
Yoshino Akira, jako profesor, powiedział studentom 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 będą wydajniejsze i tańsze, wpłynie na każdego z nas.
Obecnie branża dąży do poprawy bezpieczeństwa baterii przy jednoczesnym zwiększeniu gęstości energii. Poprawa wydajności baterii pomaga również w walce ze zmianami klimatu poprzez wykorzystanie energii odnawialnej.
Zdaniem Yoshino, baterie litowo-jonowe nadal będą dominować w branży akumulatorów 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-krotność obecnej mocy, co oznacza, że bateria stanie się mniejsza. „To zmniejsza ilość materiału, a tym samym obniża koszty, ale nie nastąpi znaczący spadek kosztów materiału”. Dodał: „Obniżenie kosztów baterii litowo-jonowych wynosi maksymalnie 10% do 30%. Chęć obniżenia ceny o połowę jest trudniejsza”.
Czy urządzenia elektroniczne będą ładować się szybciej w przyszłości? W odpowiedzi Akira Yoshino stwierdził, że telefon komórkowy ładuje się w ciągu 5-10 minut, co udało się osiągnąć w laboratorium. Jednak szybkie ładowanie wymaga wysokiego napięcia, co wpływa na żywotność baterii. W rzeczywistości w wielu sytuacjach ładowanie może nie być konieczne.
Od wczesnych akumulatorów kwasowo-ołowiowych, przez akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe, będące podstawą japońskich firm, takich jak Toyota, po akumulatory litowo-jonowe stosowane przez Teslę Roaster w 2008 roku, tradycyjne akumulatory litowo-jonowe w stanie ciekłym dominują na rynku akumulatorów energetycznych od dziesięciu lat. W przyszłości sprzeczność między gęstością energii i wymogami bezpieczeństwa a tradycyjną technologią akumulatorów litowo-jonowych będzie coraz bardziej widoczna.
W odpowiedzi na eksperymenty i produkty z bateriami ze stałym elektrolitem od firm zagranicznych, Akira Yoshino powiedział: „Myślę, że baterie ze stałym elektrolitem reprezentują kierunek przyszłości i wciąż jest wiele do zrobienia. Mam nadzieję, że wkrótce zobaczę nowe postępy”.
Powiedział również, że baterie ze stałym elektrolitem są technologicznie podobne do baterii litowo-jonowych. „Dzięki ulepszeniu technologii, prędkość pływania na bateriach litowo-jonowych może w końcu osiągnąć około 4-krotność obecnej prędkości” – powiedział Akira Yoshino reporterowi First Business News.
Baterie ze stałym elektrolitem to baterie litowo-jonowe wykorzystujące stałe elektrolity. Ponieważ stałe elektrolity zastępują potencjalnie wybuchowy elektrolit organiczny w tradycyjnych bateriach litowo-jonowych, rozwiązuje to dwa główne problemy: wysoką gęstość energetyczną i wysoki poziom bezpieczeństwa. Elektrolity stałe są wykorzystywane przy tej samej energii. Akumulator, który zastępuje elektrolit, charakteryzuje się wyższą gęstością energetyczną, a jednocześnie większą mocą i dłuższym czasem pracy, co jest trendem rozwojowym kolejnej generacji baterii litowych.
Jednak akumulatory ze stałym elektrolitem również stoją przed wyzwaniami, takimi jak redukcja kosztów, poprawa bezpieczeństwa elektrolitów stałych oraz utrzymanie kontaktu między elektrodami a elektrolitami podczas ładowania i rozładowywania. Obecnie wiele globalnych gigantów motoryzacyjnych inwestuje znaczne środki w badania i rozwój akumulatorów ze stałym elektrolitem. Na przykład Toyota opracowuje akumulator ze stałym elektrolitem, ale jego koszt nie jest ujawniony. Instytucje badawcze przewidują, że do 2030 roku globalne zapotrzebowanie na akumulatory ze stałym elektrolitem ma zbliżyć się do 500 GWh.
Profesor Whitingham, który otrzymał Nagrodę Nobla wspólnie z Akirą Yoshino, powiedział, że baterie półprzewodnikowe mogą być pierwszymi, które znajdą zastosowanie w małych urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony. „Ponieważ wciąż istnieją duże problemy z zastosowaniem systemów wielkoskalowych” – powiedział profesor Wittingham.
Czas publikacji: 16-12-2019