[Energitätheten hos litiumbatterier kan i framtiden bli 1,5 till 2 gånger högre än strömmen, vilket innebär att batterierna kommer att bli mindre.]
[Kostnadsminskningen för litiumjonbatterier ligger som mest mellan 10 % och 30 %. Det är svårt att halvera priset.]
Från smartphones till elbilar infiltrerar batteritekniken gradvis alla aspekter av livet. Så, vilken riktning kommer framtidens batteri att utvecklas och vilka förändringar kommer det att medföra för samhället? Med dessa frågor i åtanke intervjuade First Financials reporter förra månaden Akira Yoshino, en japansk forskare som vann Nobelpriset i kemi för litiumjonbatterier i år.
Enligt Yoshinos uppfattning kommer litiumjonbatterier fortfarande att dominera batteriindustrin under de kommande 10 åren. Utvecklingen av ny teknik som artificiell intelligens och sakernas internet kommer att medföra "otänkbara" förändringar i användningsmöjligheterna för litiumjonbatterier.
Ofattbar förändring
När Yoshino blev medveten om termen ”bärbar” insåg han att samhället behövde ett nytt batteri. År 1983 föddes världens första litiumbatteri i Japan. Yoshino Akira producerade världens första prototyp av ett laddningsbart litiumjonbatteri och kommer att bidra enastående till utvecklingen av litiumjonbatterier som används flitigt i smartphones och elfordon i framtiden.
Förra månaden sa Akira Yoshino i en exklusiv intervju med No. 1 Financial Journalist att efter att ha fått veta att han vunnit Nobelpriset ”har han inga riktiga känslor”. ”De fullständiga intervjuerna senare gjorde mig väldigt upptagen, och jag kunde inte vara alltför glad”, sa Akira Yoshino. ”Men allt eftersom dagen för att ta emot priserna i december närmar sig har verkligheten kring priserna blivit starkare.”
Under de senaste 30 åren har 27 japanska eller japanska forskare vunnit Nobelpriset i kemi, men endast två av dem, inklusive Akira Yoshino, har fått utmärkelser som företagsforskare. ”I Japan får forskare från forskningsinstitut och universitet i allmänhet utmärkelser, och få företagsforskare från branschen har vunnit utmärkelser”, sa Akira Yoshino till First Financial Journalist. Han betonade också branschens förväntningar. Han anser att det finns mycket forskning på Nobelnivå inom företaget, men den japanska industrin bör förbättra sitt ledarskap och sin effektivitet.
Yoshino Akira tror att utvecklingen av ny teknik som artificiell intelligens och sakernas internet kommer att medföra "otänkbara" förändringar i tillämpningsmöjligheterna för litiumjonbatterier. Till exempel kommer utvecklingen av programvara att påskynda batteridesignprocessen och utvecklingen av nya material, och kan påverka användningen av batteriet, vilket gör att batteriet kan användas i bästa möjliga miljö.
Yoshino Akira är också mycket oroad över hur hans forskning bidrar till att lösa globala klimatförändringsproblem. Han berättade för First Financial Journalist att han tilldelades priset av två skäl. Det första är att bidra till utvecklingen av ett smart mobilt samhälle; det andra är att tillhandahålla ett viktigt medel för att skydda den globala miljön. ”Bidraget till miljöskyddet kommer att bli alltmer uppenbart i framtiden. Samtidigt är detta också en fantastisk affärsmöjlighet”, sa Akira Yoshino till en finansreporter.
Yoshino Akira berättade för studenter under en föreläsning vid Meijo-universitetet som professor att med tanke på allmänhetens höga förväntningar på användningen av förnybar energi och batterier som motåtgärd mot global uppvärmning, kommer han att leverera sin egen information, inklusive tankar om miljöfrågor.
Vem kommer att dominera batteriindustrin
Utvecklingen av batteriteknik satte igång en energirevolution. Från smartphones till elbilar är batteriteknik allestädes närvarande och förändrar alla aspekter av människors liv. Huruvida framtidens batteri kommer att bli kraftfullare och billigare kommer att påverka var och en av oss.
För närvarande arbetar branschen med att förbättra batteriets säkerhet samtidigt som man ökar batteriets energitäthet. Förbättringen av batteriets prestanda bidrar också till att hantera klimatförändringarna genom användning av förnybar energi.
Enligt Yoshinos uppfattning kommer litiumjonbatterier fortfarande att dominera batteriindustrin under de kommande 10 åren, men utvecklingen och uppkomsten av ny teknik kommer också att fortsätta att stärka branschens värdering och framtidsutsikter. Yoshino Akira berättade för First Business News att energitätheten hos litiumjonbatterier i framtiden kan nå 1,5 till 2 gånger strömmen, vilket innebär att batteriet kommer att bli mindre. ”Detta minskar materialet och därmed kostnaden, men det kommer inte att bli en betydande minskning av materialkostnaden.” Han sa: ”Minskningen av kostnaden för litiumjonbatterier är som mest mellan 10 % och 30 %. Att vilja halvera priset är svårare.”
Kommer elektroniska enheter att laddas snabbare i framtiden? Som svar sa Akira Yoshino att en mobiltelefon är fulladdad på 5–10 minuter, vilket har uppnåtts i laboratoriet. Men snabbladdning kräver stark spänning, vilket påverkar batteriets livslängd. I många situationer behöver man i verkligheten inte ladda särskilt snabbt.
Från de tidiga blybatterierna, till nickelmetallhydridbatterierna som är grundpelarna för japanska företag som Toyota, till litiumjonbatterierna som användes av Tesla Roaster 2008, har traditionella flytande litiumjonbatterier dominerat marknaden för kraftbatterier i tio år. I framtiden kommer motsättningen mellan energitäthet och säkerhetskrav och traditionell litiumjonbatteriteknik att bli alltmer framträdande.
Som svar på experiment och solid state-batteriprodukter från utländska företag sa Akira Yoshino: ”Jag tror att solid state-batterier representerar en framtida riktning, och det finns fortfarande mycket utrymme för förbättringar. Jag hoppas få se nya framsteg snart.”
Han sa också att solid state-batterier liknar litiumjonbatterier i teknik. ”Genom förbättrad teknik kan litiumjonbatteriernas hastighet äntligen nå ungefär fyra gånger den nuvarande hastigheten”, sa Akira Yoshino till en reporter på First Business News.
Solid state-batterier är litiumjonbatterier som använder solid state-elektrolyter. Eftersom solid state-elektrolyter ersätter den potentiellt explosiva organiska elektrolyten i traditionella litiumjonbatterier löser detta de två huvudproblemen med hög energitäthet och hög säkerhetsprestanda. Solid state-elektrolyter används med samma energitäthet. Batteriet som ersätter elektrolyten har en högre energitäthet, samtidigt som det har större effekt och längre användningstid, vilket är utvecklingstrenden för nästa generations litiumbatterier.
Men även solid state-batterier står inför utmaningar som att minska kostnader, förbättra säkerheten för fasta elektrolyter och upprätthålla kontakten mellan elektroder och elektrolyter under laddning och urladdning. För närvarande investerar många globala biljättar kraftigt i forskning och utveckling för solid state-batterier. Till exempel utvecklar Toyota ett solid state-batteri, men kostnaden är inte offentliggjord. Forskningsinstitutioner förutspår att den globala efterfrågan på solid state-batterier förväntas närma sig 500 GWh år 2030.
Professor Whitingham, som delade Nobelpriset med Akira Yoshino, sa att solid state-batterier kan vara de första som används i små elektroniska enheter som smartphones. ”Eftersom det fortfarande finns stora problem med tillämpningen av storskaliga system”, sa professor Wittingham.
Publiceringstid: 16 december 2019