À medida que a demanda por computadores móveis e todos os carros elétricos aumenta, as limitações da tecnologia atual da bateria apresentam um bloqueio rodoviário. Inventado na década de 1790 pelo físico italiano Alessandro Volta, a bateria elétrica foi o cavalo de batalha de inúmeros aparelhos, dispositivos e máquinas.

À medida que os dispositivos de consumo tornaram-se menores e seu uso ininterrupto antes da recarga mais importante, também se tornou cada vez mais importante para que as baterias se tornem miniaturizadas e mais eficientes em termos energéticos. Isso, no entanto, provou ser um obstáculo tecnológico que, se superado, será um desenvolvimento importante e lucrativo para a economia de alta tecnologia de amanhã.

Tecnologia da bateria

Todas as baterias elétricas dependem da reação química fundamental da redução e oxidação (redox) que pode ocorrer entre dois materiais diferentes. Essas reações estão alojadas em um recipiente fechado e fechado. O cátodo, ou terminal positivo é reduzido pelo ânodo, ou terminal negativo, onde a oxidação ocorre. O cátodo e o ânodo são separados fisicamente por um eletrólito que permite que os elétrons fluam facilmente de um terminal para o outro. Esse fluxo de elétrons causa um potencial elétrico, o que permite uma corrente elétrica quando um circuito é completado.

Baterias de consumo descartáveis ​​(conhecidas como baterias primárias), como as células de tamanho AA e AA, produzidas por empresas como Energizer (ENR ENREnergizer Holdings Inc41. 83 -0. 02% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ), dependem de uma tecnologia que não seja propícia às aplicações modernas. Por um lado, eles não são recarregáveis. Essas chamadas baterias alcalinas utilizam um cátodo de dióxido de manganês e um ânodo de zinco, separados por um eletrólito diluído de dióxido de potássio. O eletrólito oxida o zinco no ânodo enquanto o dióxido de manganês no cátodo reage com os íons de zinco oxidados para criar eletricidade. Gradualmente, os subprodutos de reação se acumulam no eletrólito e a quantidade de zinco deixada a ser oxidada diminui. Eventualmente, a bateria morre. Essas baterias normalmente fornecem 1. 5 volts de eletricidade e podem ser organizadas de forma serial para aumentar essa quantidade. Por exemplo, duas pilhas AA em série fornecem três volts de eletricidade.

As baterias recarregáveis ​​(conhecidas como baterias secundárias) funcionam da mesma maneira, utilizando uma redução da oxidação entre dois materiais, mas também permitem que a reação flua no sentido inverso. As baterias recarregáveis ​​mais utilizadas no mercado atualmente são Li-ion (LiOn), embora várias outras tecnologias também tenham sido testadas na busca de uma bateria recarregável, incluindo o hidreto de níquel-metal (NiMH) e o níquel-cádmio (NiCd).

NiCd foram as primeiras baterias recarregáveis ​​comercialmente disponíveis para uso em massa de mercado, mas sofreu de ser capaz de apenas um número limitado de recargas. O NiMH substituiu as baterias de NiCd e podia ser carregado com mais freqüência. Infelizmente, eles tiveram uma vida útil muito curta, então, se eles não fossem usados ​​logo após a produção, eles poderiam ser ineficazes. As baterias de LiOn resolvem esses problemas entrando em um pequeno recipiente, tendo uma longa vida útil e permitindo muitas cargas. Mas, as baterias de LiOn não são as mais usadas em eletrônicos de consumo, como dispositivos móveis e computadores portáteis. Estas baterias são muito mais caras do que as pilhas alcalinas descartáveis ​​e normalmente não vêm nos tamanhos tradicionais de AA, AAA, C, D, etc. (Veja também: Estoque de bateria de íon de lítio .)

A O último tipo de baterias recarregáveis ​​que a maioria das pessoas conhece são as baterias líquidas de chumbo-ácido, mais comumente usadas como baterias de carros. Essas baterias podem fornecer muita energia (como quando começam a funcionar com frio), mas contêm materiais perigosos, incluindo chumbo e ácido sulfúrico, que é usado como eletrólito. Esses tipos de baterias devem ser descartados com cuidado para não poluir o meio ambiente ou causar danos físicos aos que os manipulam.

O objetivo da tecnologia atual da bateria é criar uma bateria que possa combinar ou melhorar o desempenho das baterias LiOn, mas sem o alto custo associado à sua produção. Dentro da família de iões de lítio, os esforços têm sido focados na adição de ingredientes adicionais para aumentar a eficácia da bateria ao baixar o preço. Por exemplo, os arranjos l ithium-cobalt (LiCoO2) agora são encontrados em muitos telefones celulares, laptops, câmeras digitais e produtos wearable. As células L ithium-manganês (LiMn2O4) são mais comumente usadas para ferramentas elétricas, instrumentos médicos e powertrains elétricos, como os encontrados em veículos elétricos. (Para mais, veja: Por que os carros Tesla são tão caros? )

Atualmente, existem equipes que realizam pesquisas e desenvolvimento para aumentar o desempenho de baterias à base de lítio. As baterias de ar de lítio (Li-Air) são um novo desenvolvimento emocionante que poderia permitir uma capacidade de armazenamento de energia muito maior - até 10 vezes mais capacidade do que uma bateria LiOn típica. Essas baterias literalmente "respirariam" o ar usando oxigênio livre para oxidar o ânodo. Embora esta tecnologia pareça promissora, há uma série de problemas tecnológicos, incluindo uma rápida acumulação de subprodutos que diminuem o desempenho e o problema da "morte súbita" em que a bateria deixa de funcionar sem aviso prévio.

As baterias de lítio-metal também são um desenvolvimento impressionante, prometendo quase quatro vezes mais eficiência energética do que a tecnologia atual da bateria de carros elétricos. Este tipo de bateria também é muito menos caro para produzir, o que reduzirá o custo dos produtos que os utilizam. Problemas de segurança, no entanto, são uma grande preocupação, pois estas baterias podem superaquecer, causar fogo ou explodir se danificadas.Outras tecnologias novas que estão sendo trabalhadas incluem o lítio-enxofre e o carbono de silício, mas essas células ainda estão nas primeiras fases da pesquisa e ainda não são comercialmente viáveis.

Investir em tecnologia de bateria

Se e quando a tecnologia da bateria decolar nessas novas direções interessantes, reduzirá o custo de produção para eletrônicos de consumo e para veículos elétricos, como os produzidos por Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc306. 05 + 1. 08% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ). Tesla recentemente anunciou a construção de uma "gigafactory" para não apenas produzir mais veículos, mas também produzir suas próprias baterias LiOn em casa, em conjunto com o gigante eletrônico japonês Panasonic (ADR: PCRFY). Ao levar o problema da produção de bateria em suas próprias mãos, Tesla pode ter encontrado uma ótima maneira de obter exposição de investimento tanto para carros elétricos quanto para tecnologia de bateria. (Veja também: Bateria híbrida Reproduz .)

De acordo com um relatório do consultor de energia Navigant Research, LG Chem da Coreia do Sul, Johnson Controls (JCI JCIJohnson Controls International PLC40. 99-0. 24% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ), e AESC de propriedade privada são líderes no espaço da tecnologia da bateria. Após estas empresas, a Panasonic, Hitachi (ADR: HTHIY), Toshiba (ADR: TOSBF), Samsung (ADR: SSNLF) e EnerSys (ENS ENSEnerSys Inc68. 00-1. 06% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ).

Destas empresas, apenas o EnerSys é um puro jogo em baterias. Atualmente é o maior fabricante de baterias industriais em todo o mundo. Todas as outras empresas, enquanto inovam no espaço, também estão envolvidas em outros negócios. Pequenas empresas de puro jogo que não estão atualmente na vanguarda do setor podem surgir. Para os investidores que procuram um jogo puro, existem algumas opções:

• Arotech Corp (ARTX ARTXArotech Corp3. 90 + 1. 30% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ) desenvolve e distribui baterias de lítio e zinco-ar e conta os militares dos EUA entre seus clientes.
• PolyPore Inc. (PPO) produz baterias de polímero de lítio altamente especializadas principalmente para uso industrial e médico.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) é uma empresa de energia alternativa que possui uma joint venture majoritária com Delphi Automotive (DLPH DLPHDelphi Automotive PLC97. 26-0. 01% Criado com o Highstock 4 . 2. 6 ) para criar soluções de bateria para veículos elétricos.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) é uma empresa do Reino Unido que aluga a nanotecnologia eo material de grafeno para produzir, entre outras coisas, baterias à base de grafeno. Materiais de grafeno aplicados (OTCMKTS: APGMF) também está conduzindo pesquisas para tais aplicações.

Para os que procuram uma exposição indireta, os três maiores produtores de minério de lítio são a empresa chilena Sociedade Química e Minera (SQM SQMSoquimich59. 83 + 1. 51% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ), FMC Corp. (FMC FMCFMC Corp93. 51 + 2.80% Criado com o Highstock 4. 2. 6 ) e Rockwood (ROC). Existe também um ETF de estoque de lítio que comercializa sob o símbolo do ticker LIT LITGlb X Lth & Battr40. 01 + 1. 21% Criado com o Highstock 4. 2. 6 . ( Para mais informações, consulte: Investir na Megatrend seguinte: Lítio .)

A linha inferior

As baterias para energia elétrica sempre foram importantes na era moderna. No entanto, com o advento da computação móvel e carros elétricos, sua importância só continuará a crescer. Agora, por exemplo, os pacotes de energia da bateria representam mais da metade do custo de um automóvel Tesla. (Veja também: Qual é a melhor maneira de obter exposição aos carros elétricos ao investir no setor automotivo? )

Por sua crescente importância, a pesquisa em baterias recarregáveis ​​novas e melhores está ganhando impulso. As baterias de lítio-ar e de lítio-metal podem revelar-se o avanço que importa. Se essas tecnologias acabam pagando, o investimento em grandes empresas envolvidas na produção de baterias, nos fabricantes de iões de lítio puro ou a exposição indireta através de produtores de lítio pode ajudar a reforçar o desempenho futuro de um portfólio.