זוכת פרס נובל אקירה יושינו: סוללת הליתיום עדיין תשלוט בתעשיית הסוללות בעוד עשר שנים

[צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום בעתיד עשויה להגיע לפי 1.5 עד פי 2 מהזרם, מה שאומר שהסוללות יצטמצמו. ]
[טווח הפחתת עלויות סוללת ליתיום-יון הוא לכל היותר בין 10% ל-30%. קשה להוריד את המחיר בחצי. ]
מסמארטפונים ועד מכוניות חשמליות, טכנולוגיית הסוללה חודרת בהדרגה לכל היבט של החיים. אז, לאיזה כיוון תתפתח הסוללה העתידית ואילו שינויים היא תביא לחברה? עם השאלות הללו בראש, הכתב הפיננסי הראשון ראיין בחודש שעבר את אקירה יושינו, מדען יפני שזכה בפרס נובל לכימיה עבור סוללות ליתיום-יון השנה.
לדעת יושינו, סוללות ליתיום-יון עדיין ישלטו בתעשיית הסוללות ב-10 השנים הקרובות. הפיתוח של טכנולוגיות חדשות כמו בינה מלאכותית ואינטרנט של הדברים יביאו שינויים "בלתי מתקבלים על הדעת" בסיכויי היישום של סוללות ליתיום-יון.
שינוי בלתי נתפס
כשיושינו התוודע למונח "נייד", הוא הבין שהחברה זקוקה לסוללה חדשה. בשנת 1983 נולדה ביפן סוללת הליתיום הראשונה בעולם. יושינו אקירה ייצרה את אב הטיפוס הראשון בעולם של סוללת ליתיום-יון נטענת, ותתרום תרומה יוצאת דופן לפיתוח סוללות ליתיום-יון בשימוש נרחב בסמארטפונים ובכלי רכב חשמליים בעתיד.
בחודש שעבר אמר אקירה יושינו בראיון בלעדי לעיתונאי פיננסי מספר 1 כי לאחר שנודע לו שהוא זכה בפרס נובל, "אין לו רגשות אמיתיים". "הראיונות המלאים מאוחר יותר העסיקו אותי מאוד, ולא יכולתי להיות מאושר מדי". אמר אקירה יושינו. "אבל ככל שיום קבלת הפרסים בדצמבר מתקרב, המציאות של הפרסים התחזקה".
ב-30 השנים האחרונות זכו 27 חוקרים יפנים או יפנים בפרס נובל לכימיה, אך רק שניים מהם, כולל אקירה יושינו, זכו בפרסים כחוקרי תאגידים. "ביפן, חוקרים ממכוני מחקר ואוניברסיטאות מקבלים בדרך כלל פרסים, ומעט חוקרים תאגידיים מהתעשייה זכו בפרסים". אמר אקירה יושינו לעיתונאי הפיננסי הראשון. הוא גם הדגיש את הציפיות מהתעשייה. הוא מאמין שיש הרבה מחקר ברמת נובל בתוך החברה, אבל התעשייה היפנית צריכה לשפר את המנהיגות והיעילות שלה.
יושינו אקירה מאמין שפיתוח טכנולוגיות חדשות כמו בינה מלאכותית ואינטרנט של הדברים יביאו שינויים "בלתי מתקבלים על הדעת" בסיכויי היישום של סוללות ליתיום-יון. לדוגמה, התקדמות התוכנה תזרז את תהליך עיצוב הסוללה ופיתוח חומרים חדשים, ויכולה להשפיע על השימוש בסוללה, ולאפשר שימוש בסוללה בסביבה הטובה ביותר.
יושינו אקירה מודאג מאוד גם מתרומת המחקר שלו לפתרון בעיות של שינויי אקלים גלובליים. הוא אמר לעיתונאי הפיננסי הראשון שהוא זכה בפרס משתי סיבות. הראשון הוא לתרום לפיתוח חברת סלולר חכמה; השני הוא לספק אמצעי חשוב להגנה על הסביבה הגלובלית. "התרומה להגנת הסביבה תהיה ברורה יותר ויותר בעתיד. יחד עם זאת, זו גם הזדמנות עסקית מצוינת”. אקירה יושינו אמר לכתב פיננסי.
יושינו אקירה אמר לסטודנטים במהלך הרצאה באוניברסיטת מייג'ו כפרופסור כי לאור הציפיות הגבוהות של הציבור לשימוש באנרגיה מתחדשת ובסוללות כאמצעי נגד להתחממות כדור הארץ, הוא ימסור מידע משלו, כולל מחשבות על סוגיות סביבתיות. ”
מי ישלוט בענף הסוללות
התפתחות טכנולוגיית הסוללות החלה מהפכה אנרגטית. מטלפונים חכמים ועד מכוניות חשמליות, טכנולוגיית הסוללה נמצאת בכל מקום, ומשנה כל היבט בחייהם של אנשים. האם הסוללה העתידית תהפוך לחזקה יותר ועלותה נמוכה יותר תשפיע על כל אחד מאיתנו.
נכון להיום, התעשייה מחויבת לשיפור בטיחות הסוללה תוך הגדלת צפיפות האנרגיה של הסוללה. השיפור בביצועי הסוללה עוזר גם להתמודד עם שינויי האקלים באמצעות שימוש באנרגיה מתחדשת.
לדעת יושינו, סוללות ליתיום-יון עדיין ישלטו בתעשיית הסוללות ב-10 השנים הקרובות, אך גם הפיתוח והעלייה של טכנולוגיות חדשות ימשיכו לחזק את הערכת התעשייה ואת סיכוייהן. יושינו אקירה אמר ל-First Business News שצפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום בעתיד עשויה להגיע לפי 1.5 עד פי 2 מהזרם, מה שאומר שהסוללה תלך וקטנה. "זה מקטין את החומר ובכך מפחית את העלות, אבל לא תהיה ירידה משמעותית בעלות החומר." לדבריו, "ההפחתה בעלות סוללות ליתיום-יון היא לכל היותר בין 10% ל-30%. רוצה להפחית את המחיר בחצי יותר קשה. ”
האם מכשירים אלקטרוניים נטענים מהר יותר בעתיד? בתגובה אמר אקירה יושינו כי טלפון נייד מלא תוך 5-10 דקות, מה שהושג במעבדה. אבל טעינה מהירה דורשת מתח חזק, שישפיע על חיי הסוללה. במצבים רבים במציאות, ייתכן שאנשים לא יצטרכו לטעון מהר במיוחד.
מהסוללות המוקדמות של עופרת חומצה, לסוללות ניקל-מתכת הידריד שהן עמודי התווך של חברות יפניות כמו טויוטה ועד לסוללות הליתיום-יון ששימשו את טסלה רוסטר ב-2008, סוללות ליתיום-יון נוזליות מסורתיות שלטו בסוללת החשמל. שוק במשך עשר שנים. בעתיד, הסתירה בין צפיפות האנרגיה ודרישות הבטיחות לבין טכנולוגיית סוללת הליתיום-יון המסורתית תלך ותגבר יותר ויותר.
בתגובה לניסויים ומוצרי סוללות מוצק מחברות בחו"ל, אמר אקירה יושינו: "אני חושב שסוללות מוצק מייצגות כיוון עתידי, ועדיין יש הרבה מקום לשיפור. אני מקווה לראות התקדמות חדשה בקרוב".
הוא גם אמר שסוללות מצב מוצק דומות בטכנולוגיה לסוללות ליתיום-יון. "באמצעות שיפור הטכנולוגיה, מהירות השחייה של יון ליתיום יכולה להגיע סוף סוף בערך פי 4 מהמהירות הנוכחית." אמר אקירה יושינו לכתב בחדשות העסקים הראשון.
סוללות מצב מוצק הן סוללות ליתיום-יון המשתמשות באלקטרוליטים במצב מוצק. מכיוון שאלקטרוליטים במצב מוצק מחליפים את האלקטרוליט האורגני העלול להתפוצץ בסוללות ליתיום-יון מסורתיות, הדבר פותר את שתי הבעיות העיקריות של צפיפות אנרגיה גבוהה וביצועי בטיחות גבוהים. שימוש באלקטרוליטים במצב מוצק באותה אנרגיה הסוללה שמחליפה את האלקטרוליט היא בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, יחד עם זאת בעלת הספק רב יותר וזמן שימוש ארוך יותר, שזו מגמת הפיתוח של הדור הבא של סוללות הליתיום.
אבל סוללות מוצק מתמודדות גם עם אתגרים כמו הפחתת עלויות, שיפור בטיחותם של אלקטרוליטים מוצקים ושמירה על מגע בין אלקטרודות ואלקטרוליטים במהלך טעינה ופריקה. נכון לעכשיו, חברות ענק עולמיות רבות משקיעות רבות במחקר ופיתוח עבור סוללות מוצק. לדוגמה, טויוטה מפתחת סוללת מצב מוצק, אך העלות אינה נחשפת. מוסדות מחקר צופים שעד 2030, הביקוש העולמי לסוללות במצב מוצק צפוי להתקרב ל-500 GWh.
פרופסור וויטינגהאם, שחלק את פרס נובל עם אקירה יושינו, אמר שסוללות מוצק עשויות להיות הראשונות בשימוש במכשירי אלקטרוניקה קטנים כמו טלפונים חכמים. "מכיוון שעדיין יש בעיות גדולות ביישום של מערכות בקנה מידה גדול." אמר פרופסור וויטינגהם.