A medida que aumenta la demanda de computación móvil y automóviles totalmente eléctricos, las limitaciones de la tecnología actual de la batería presentan una barricada. Inventado en la década de 1790 por el físico italiano Alessandro Volta, la batería eléctrica ha sido el caballo de batalla de numerosos dispositivos, dispositivos y máquinas.

Como los dispositivos de consumo se han vuelto más pequeños y su uso ininterrumpido antes de recargarlos es más importante, también se ha vuelto cada vez más importante que las baterías se vuelvan miniaturizadas y más eficientes desde el punto de vista energético. Esto, sin embargo, ha demostrado ser un obstáculo tecnológico que, si se supera, será un desarrollo importante y rentable para la economía de alta tecnología del mañana.

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Tecnología de batería

Todas las baterías eléctricas dependen de la reacción química fundamental de reducción y oxidación (redox) que puede ocurrir entre dos materiales diferentes. Estas reacciones se encuentran en un contenedor cerrado y sellado. El cátodo o terminal positivo se reduce por el ánodo o terminal negativo, donde ocurre la oxidación. El cátodo y el ánodo están separados físicamente por un electrolito que permite que los electrones fluyan fácilmente de una terminal a la otra. Este flujo de electrones causa un potencial eléctrico, que permite una corriente eléctrica cuando se completa un circuito.

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Baterías consumibles desechables (conocidas como baterías primarias), como las células de tamaño AA y AA producidas por compañías como Energizer (ENR ENREnergizer Holdings Inc41. 83 -0. 02% Creado con Highstock 4. 2. 6 ), confíe en una tecnología que no es propicia para aplicaciones modernas. Por un lado, no son recargables. Estas llamadas baterías alcalinas utilizan un cátodo de dióxido de manganeso y un ánodo de zinc, separados por un electrolito diluido de dióxido de potasio. El electrolito oxida el zinc en el ánodo mientras que el dióxido de manganeso en el cátodo reacciona con los iones de zinc oxidados para crear electricidad. Gradualmente, los subproductos de reacción se acumulan en el electrolito y la cantidad de zinc que queda por oxidar disminuye. Eventualmente, la batería muere. Estas baterías suelen proporcionar 1. 5 voltios de electricidad y se pueden organizar en serie para aumentar esa cantidad. Por ejemplo, dos baterías AA en serie proporcionan tres voltios de electricidad.

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Las baterías recargables (conocidas como baterías secundarias) funcionan de la misma manera, utilizando una reacción de oxidación de reducción entre dos materiales, pero también permiten que la reacción fluya en reversa. Las baterías recargables más comúnmente usadas en el mercado hoy en día son de iones de litio (LiOn), aunque también se probaron otras tecnologías en la búsqueda de una batería recargable, incluyendo hidruro de níquel-metal (NiMH) y níquel-cadmio (NiCd).

NiCd fueron las primeras baterías recargables disponibles comercialmente para uso masivo en el mercado, pero sufrieron solo por un número limitado de recargas. NiMH reemplazó las baterías de NiCd y pudo cargarse con más frecuencia. Desafortunadamente, tenían una vida útil muy corta, por lo que si no se usaban poco después de ser producidos, podrían ser ineficaces. Las baterías LiOn resolvieron estos problemas al venir en un contenedor pequeño, tener una larga vida útil y permitir muchas cargas. Sin embargo, las baterías LiOn no son las más utilizadas en electrónica de consumo como dispositivos móviles y computadoras portátiles. Estas baterías son mucho más costosas que las baterías alcalinas desechables y generalmente no vienen en los tamaños tradicionales de AA, AAA, C, D, etc. (Ver también: Existencias de baterías de iones de litio .)

El último tipo de baterías recargables con las que la mayoría de la gente está familiarizada son las baterías de plomo-ácido líquidas, más comúnmente usadas como baterías de automóviles. Estas baterías pueden proporcionar mucha potencia (como cuando se arranca un automóvil en frío), pero contienen materiales peligrosos, como plomo y ácido sulfúrico, que se utilizan como electrolito. Este tipo de baterías deben desecharse con cuidado para no contaminar el medio ambiente o causar daños físicos a quienes las manipulan.

El objetivo de la tecnología actual de la batería es crear una batería que pueda igualar o mejorar el rendimiento de las baterías LiOn, pero sin los altos costos asociados con su producción. Dentro de la familia de iones de litio, los esfuerzos se han centrado en agregar ingredientes adicionales para aumentar la efectividad de la batería mientras se reduce el precio. Por ejemplo, los arreglos l ithium-cobalt (LiCoO2) ahora se encuentran en muchos teléfonos celulares, computadoras portátiles, cámaras digitales y productos portátiles. L Las células de ithium-manganeso (LiMn2O4) se utilizan con mayor frecuencia para herramientas eléctricas, instrumentos médicos y trenes de potencia eléctricos, como los que se encuentran en los vehículos eléctricos. (Para obtener más información, consulte: ¿Por qué los autos de Tesla son tan costosos? )

Actualmente, hay equipos que realizan investigación y desarrollo para aumentar el rendimiento de las baterías basadas en litio. Las baterías de litio-aire (Li-Air) son un nuevo y emocionante desarrollo que podría permitir una capacidad de almacenamiento de energía mucho mayor: hasta 10 veces más capacidad que una batería LiOn típica. Estas baterías literalmente "respirarían" aire usando oxígeno libre para oxidar el ánodo. Si bien esta tecnología parece prometedora, hay una serie de problemas tecnológicos, que incluyen una rápida acumulación de subproductos que disminuyen el rendimiento y el problema de la "muerte súbita" en la que la batería deja de funcionar sin previo aviso.

Las baterías de metal de litio también son un desarrollo impresionante, que promete casi cuatro veces más eficiencia energética que la tecnología actual de la batería de automóvil eléctrico. Este tipo de batería también es mucho menos costosa de producir, lo que reducirá el costo de los productos que los usan. Sin embargo, los problemas de seguridad son una gran preocupación, ya que estas baterías pueden sobrecalentarse, provocar un incendio o explotar si están dañadas.Otras nuevas tecnologías en las que se trabaja incluyen el litio-azufre y el silicio-carbono, pero estas células aún se encuentran en las primeras fases de investigación y aún no son comercialmente viables.

Invertir en tecnología de batería

Si y cuando la tecnología de la batería despega en estas nuevas y emocionantes direcciones, reducirá el costo de producción de productos electrónicos de consumo y vehículos eléctricos como los producidos por Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc306. 05 + 1. 08% Creado con Highstock 4. 2. 6 ). Tesla anunció recientemente la construcción de una 'gigafábrica' para no solo producir más vehículos, sino también producir sus propias baterías LiOn en casa, junto con el gigante japonés de electrónica Panasonic (ADR: PCRFY). Al tomar el problema de la producción de la batería en sus propias manos, Tesla puede haber encontrado una excelente manera de obtener exposición a la inversión tanto en autos eléctricos como en tecnología de baterías. (Ver también: Juegos de batería híbrida .)

Según un informe del consultor de energía Navigant Research, LG Chem de Corea del Sur, Johnson Controls (JCI JCIJohnson Controls International PLC40. 99-0. 24% Creado con Highstock 4. 2. 6 ), y AESC de propiedad privada son líderes en el área de tecnología de baterías. Las siguientes empresas son Panasonic, Hitachi (ADR: HTHIY), Toshiba (ADR: TOSBF), Samsung (ADR: SSNLF) y EnerSys (ENS ENSEnerSys Inc68. 00-1. 06% Creado con Highstock 4. 2. 6 ).

De estas empresas, solo EnerSys es un juego puro de baterías. Actualmente es el mayor fabricante de baterías industriales en todo el mundo. Todas las otras compañías, al tiempo que innovan en el espacio, también participan en otros negocios. Es posible que surjan empresas más pequeñas y puras que no están actualmente a la vanguardia del sector. Para aquellos inversores que buscan un juego puro, hay algunas opciones:

• Arotech Corp (ARTX ARTXArotech Corp3. 90 + 1. 30% Creado con Highstock 4. 2. 6 ) desarrolla y distribuye baterías de litio y zinc-aire y cuenta las fuerzas armadas de EE. UU. entre sus clientes.
• PolyPore Inc. (PPO) produce baterías de polímero de litio altamente especializadas principalmente para usos industriales y médicos.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) es una empresa de energía alternativa que tiene una empresa conjunta de propiedad mayoritaria con Delphi Automotive (DLPH DLPHDelphi Automotive PLC97. 26-0. 01% Created with Highstock 4 .2 6 ) para crear soluciones de batería para vehículos eléctricos.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) es una empresa del Reino Unido que aprovecha la nanotecnología y el material grafeno para producir, entre otras cosas, baterías basadas en grafeno. Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) también está realizando investigaciones para tales aplicaciones.

Para los que buscan una exposición indirecta, los tres mayores productores de mineral de litio son la empresa chilena Sociedad Quimica y Minera (SQM SQMSoquimich59. 83 + 1. 51% Creado con Highstock 4. 2. 6 ), FMC Corp. (FMC FMCFMC Corp93. 51 + 2.80% Creado con Highstock 4. 2. 6 ) y Rockwood (ROC). También hay un ETF de litio que se cotiza bajo el símbolo LIT LITGlb X Lth & Battr40. 01 + 1. 21% Creado con Highstock 4. 2. 6 . ( Para obtener más información, consulte: Invertir en la siguiente megatendencia: litio .)

Conclusión

Las baterías para energía eléctrica siempre han sido importantes en la era moderna. Sin embargo, con el advenimiento de la computación móvil y los automóviles eléctricos, su importancia seguirá creciendo. En este momento, por ejemplo, los paquetes de energía de la batería representan más de la mitad del costo de un automóvil Tesla. (Ver también: ¿Cuál es la mejor manera de exponerse a los automóviles eléctricos cuando invierte en el sector de la automoción? )

Debido a su creciente importancia, la investigación sobre baterías recargables nuevas y mejores está cobrando impulso. Las baterías de litio y metal de litio pueden ser el avance más importante. Si estas tecnologías terminan dando sus frutos, la inversión en grandes compañías involucradas en la producción de baterías, en fabricantes de iones de litio de pura pureza, o la exposición indirecta a través de productores de litio metal puede ayudar a reforzar el desempeño futuro de una cartera.