Nuove opportunità di investimento nella tecnologia delle batterie

Con l’aumento della domanda di computer mobili e auto completamente elettriche, i limiti dell’attuale tecnologia delle batterie rappresentano un ostacolo. Inventata  nel 1790 dal fisico italiano Alessandro Volta, la batteria elettrica è stata il cavallo di battaglia di numerosi gadget, dispositivi e macchine.

Poiché i dispositivi di consumo sono diventati più piccoli e il loro uso ininterrotto prima della ricarica più importante, è anche diventato sempre più importante che le batterie diventino sia miniaturizzate che più efficienti dal punto di vista energetico. Questo, tuttavia, si è rivelato un ostacolo tecnologico che, se superato, rappresenterà uno sviluppo importante e redditizio per l’economia high-tech di domani.

Tecnologia della batteria

Tutte le batterie elettriche si basano sulla reazione chimica fondamentale di riduzione e ossidazione (redox) che può avvenire tra due materiali diversi. Queste reazioni sono contenute in un contenitore chiuso e sigillato. Il catodo, o terminale positivo, viene ridotto dall’anodo, o terminale negativo, dove si verifica l’ossidazione. Il catodo e l’anodo sono separati fisicamente da un elettrolita che consente agli elettroni di fluire facilmente da un terminale all’altro. Questo flusso di elettroni provoca un potenziale elettrico, che consente una corrente elettrica quando un circuito è completato.

Le batterie di consumo usa e getta (note come batterie primarie), come le celle di dimensioni AA e AAA prodotte da aziende come Energizer ( ENR ), si basano su una tecnologia che non è favorevole alle applicazioni moderne. Per uno, non sono ricaricabili. Queste cosiddette batterie alcaline utilizzano un catodo di biossido di manganese e un anodo di zinco, separati da un elettrolita di biossido di potassio diluito. L’elettrolita ossida lo zinco nell’anodo mentre il biossido di manganese nel catodo reagisce con gli ioni di zinco ossidati per creare elettricità. Gradualmente, i sottoprodotti della reazione si accumulano nell’elettrolita e la quantità di zinco che deve essere ossidata diminuisce. Alla fine, la batteria muore. Queste batterie forniscono tipicamente 1,5 volt di elettricità e possono essere disposte in modo seriale per aumentare tale quantità. Ad esempio, due batterie AA in serie forniscono tre volt di elettricità.

Le batterie ricaricabili (note come batterie secondarie) funzionano più o meno allo stesso modo, utilizzando una reazione di ossidazione di riduzione tra due materiali, ma consentono anche alla reazione di scorrere al contrario. Le batterie ricaricabili più comunemente utilizzate oggi sul mercato sono agli ioni di litio (LiOn), sebbene nella ricerca di una batteria ricaricabile funzionante siano state provate anche varie altre tecnologie, tra cui nichel-metallo idruro (NiMH) e nichel-cadmio (NiCd).

Le batterie NiCd sono state le prime batterie ricaricabili disponibili in commercio per l’uso sul mercato di massa, ma hanno sofferto di essere in grado di ricaricare solo un numero limitato. NiMH ha sostituito le batterie NiCd ed è stato possibile caricarle più frequentemente. Sfortunatamente, avevano una durata di conservazione molto breve, quindi se non venissero utilizzati subito dopo essere stati prodotti, potrebbero essere inefficaci. Le batterie LiOn hanno risolto questi problemi arrivando in un piccolo contenitore, con una lunga durata e consentendo molte cariche. Tuttavia, le batterie LiOn non sono le più comunemente utilizzate nell’elettronica di consumo come dispositivi mobili e computer portatili. Queste batterie sono molto più costose delle batterie alcaline usa e getta e in genere non sono disponibili nei formati tradizionali AA, AAA, C, D ecc.

L’ultimo tipo di batterie ricaricabili con cui la maggior parte delle persone ha familiarità sono le batterie al piombo-acido liquido, più comunemente utilizzate come batterie per auto. Queste batterie possono fornire molta potenza (come quando si avvia a freddo un’auto), ma contengono materiali pericolosi, tra cui piombo e acido solforico, che viene utilizzato come elettrolita. Questo tipo di batterie deve essere smaltito con cura in modo da non inquinare l’ambiente o causare danni fisici a chi le maneggia.

L’obiettivo dell’attuale tecnologia delle batterie è creare una batteria in grado di eguagliare o migliorare le prestazioni delle batterie LiOn, ma senza i costi elevati associati alla loro produzione. All’interno della famiglia degli ioni di litio, gli sforzi si sono concentrati sull’aggiunta di ingredienti aggiuntivi per aumentare l’efficacia della batteria riducendo il prezzo. Ad esempio, le disposizioni al  litio-cobalto  (LiCoO2) si trovano ora in molti telefoni cellulari, laptop, fotocamere digitali e prodotti indossabili. Le  celle al litio-manganese (LiMn2O4) sono più comunemente utilizzate per utensili elettrici, strumenti medici e propulsori elettrici, come quelli che si trovano nei veicoli elettrici.

Attualmente, ci sono team che conducono  capacità  di una tipica batteria LiOn. Queste batterie avrebbero letteralmente “respirato” aria utilizzando ossigeno libero per ossidare l’anodo. Sebbene questa tecnologia sembri promettente, ci sono una serie di problemi tecnologici, tra cui un rapido accumulo di sottoprodotti che riducono le prestazioni e il problema della “morte improvvisa” in cui la batteria smette di funzionare senza preavviso.

Anche le batterie al litio metallico rappresentano uno sviluppo impressionante, promettendo un’efficienza energetica quasi quattro volte superiore rispetto all’attuale tecnologia delle batterie per auto elettriche. Questo tipo di batteria è anche molto meno costoso da produrre, il che ridurrà il costo dei prodotti che le utilizzano. I problemi di sicurezza, tuttavia, sono una delle principali preoccupazioni in quanto queste batterie possono surriscaldarsi, causare incendi o esplodere se danneggiate. Altre nuove tecnologie su cui si sta lavorando includono litio-zolfo e silicio-carbonio, ma queste celle sono ancora nelle prime fasi della ricerca e non sono ancora commercialmente praticabili. Ci sono anche diversi sviluppi che si verificano intorno alle batterie ad energia solare.

Investire nella tecnologia delle batterie

Se e quando la tecnologia delle batterie decollerà in queste nuove entusiasmanti direzioni, ridurrà i costi di produzione per l’elettronica di consumo e per i veicoli elettrici come quelli prodotti da Tesla Motors ( gigafactory ” non solo per produrre più veicoli, ma anche per produrre internamente le proprie batterie LiOn, in collaborazione con il gigante giapponese dell’elettronica Panasonic (ADR: PCRFY). Prendendo in mano il problema della produzione della batteria, Tesla potrebbe aver trovato un ottimo modo per ottenere un’esposizione agli investimenti sia per le auto elettriche che per la tecnologia delle batterie.

Il mercato della tecnologia delle batterie è alquanto miope con nuove tecnologie, sviluppi e partnership che catapultano il settore in avanti. Il ” Rapporto 2018 sulle prime 20 aziende produttrici di batterie agli ioni di litio ” di Visiongain fornisce una vasta gamma di informazioni sul mercato della tecnologia delle batterie e sui suoi principali produttori. Le aziende nel rapporto includono quanto segue:

•  A123 Systems Inc.
•  Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
•  Aviation Industry Corporation of China (AVIC)
•  BYD Company Ltd.
•  CBAK Energy Technology Inc.
•  Contemporanea Amperex Technology Ltd (CATL)
•  GS Yuasa Corporation
•  Hefei Guoxuan High-tech Power Energy Co., Ltd.
•  Hitachi Chemical Co., Ltd.
•  Johnson Controls International Plc.
•  LG Chem
•  Microvast Inc.
•  Panasonic Corporation
•  Batterie Saft
•  Samsung SDI Co. Ltd.
•  TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
•  Tesla Inc.
•  Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd.
•  Tianneng Power International Ltd
•  Toshiba Corporation

Altri nomi importanti nel settore delle batterie includono quanto segue:

• Arotech Corp ( ARTX ) sviluppa e distribuisce batterie al litio e zinco-aria e annovera tra i suoi clienti l’esercito statunitense.
• PolyPore Inc. ( PPO ) produce batterie ai polimeri di litio altamente specializzate principalmente per usi industriali e medici.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) è una società di energia alternativa che ha una joint venture di maggioranza   con Delphi Automotive ( DLPH ) per creare soluzioni di batterie per veicoli elettrici.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) è un’azienda britannica che sfrutta la nanotecnologia e il materiale grafene per produrre, tra le altre cose, batterie a base di grafene.
• Anche Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) sta conducendo ricerche per applicazioni basate sul grafene.
• EnerSys è un  gioco puro  con le batterie. Attualmente è il più grande produttore di batterie industriali al mondo.

C’è anche il Global X Lithium & Battery Tech ETF (LIT). questo ETF cerca di replicare il Solactive Global Lithium Index e fornisce esposizione a un portafoglio diversificato di società quotate in borsa che si concentrano principalmente sul litio, tra cui l’estrazione di litio, la raffinazione del litio e l’uso del litio nella produzione di batterie. Le principali partecipazioni nell’ETF LIT a ottobre 2018 includevano quanto segue:

• FMC CORP 18,06%
• ALBEMARLE CORP 17,64%
• SAMSUNG SDI CO LTD 7,40%
• ENERSYS 6,91%
• QUIMICA Y MINERA BAMBINO-SP 6,62%
• LG CHEM LTD 5,41%
• GS YUASA CORP 4,95%
• PANASONIC CORP 4,60%
• TESLA INC 4,37%
• SIMPLO TECHNOLOGY CO LTD 4,24%

La linea di fondo

Le batterie per l’alimentazione sono sempre state importanti nell’era moderna. Tuttavia, con l’avvento del mobile computing e delle auto elettriche, la loro importanza continuerà a crescere. In questo momento, ad esempio, gli alimentatori a batteria rappresentano più della metà del costo di un’automobile Tesla.

A causa della loro crescente importanza, la ricerca su batterie ricaricabili più nuove e migliori sta guadagnando slancio. Le batterie al litio-aria e al litio-metallo possono rivelarsi il progresso che conta. Se queste tecnologie finiscono per dare i loro frutti, investire in grandi aziende coinvolte nella produzione di batterie, in produttori di ioni di litio puri o l’esposizione indiretta tramite produttori di litio metallico può aiutare a rafforzare le prestazioni future di un portafoglio.