[De energiedichtheid van lithiumbatterijen kan in de toekomst 1,5 keer tot 2 keer de stroom bereiken, wat betekent dat de batterijen kleiner zullen worden. ]
[Het kostenreductiebereik voor lithium-ionbatterijen ligt maximaal tussen 10% en 30%. Het is moeilijk om de prijs te halveren. ]
Van smartphones tot elektrische auto's, batterijtechnologie infiltreert geleidelijk elk aspect van het leven. Dus, in welke richting zal de toekomstige batterij zich ontwikkelen en welke veranderingen zal deze voor de samenleving met zich meebrengen? Met deze vragen in gedachten interviewde First Financial-verslaggever vorige maand Akira Yoshino, een Japanse wetenschapper die dit jaar de Nobelprijs voor de Scheikunde won voor lithium-ionbatterijen.
Volgens Yoshino zullen lithium-ionbatterijen de komende tien jaar nog steeds de batterijindustrie domineren. De ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie en het internet der dingen zullen “ondenkbare” veranderingen met zich meebrengen in de toepassingsmogelijkheden van lithium-ionbatterijen.
Onvoorstelbare verandering
Toen Yoshino zich bewust werd van de term ‘draagbaar’, realiseerde hij zich dat de samenleving een nieuwe batterij nodig had. In 1983 werd in Japan de eerste lithiumbatterij ter wereld geboren. Yoshino Akira produceerde 's werelds eerste prototype van een oplaadbare lithium-ionbatterij en zal een uitstekende bijdrage leveren aan de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen die in de toekomst veel worden gebruikt in smartphones en elektrische voertuigen.
Vorige maand zei Akira Yoshino in een exclusief interview met nummer 1 financieel journalist dat hij, nadat hij hoorde dat hij de Nobelprijs had gewonnen, ‘geen echte gevoelens heeft’. "De volledige interviews later maakten me erg druk, en ik kon niet al te blij zijn." zei Akira Yoshino. “Maar nu de dag waarop de prijzen in december worden uitgereikt steeds dichterbij komt, is de realiteit van de prijzen sterker geworden.”
In de afgelopen dertig jaar hebben 27 Japanse of Japanse wetenschappers de Nobelprijs voor de Scheikunde gewonnen, maar slechts twee van hen, waaronder Akira Yoshino, hebben prijzen ontvangen als bedrijfsonderzoekers. “In Japan ontvangen onderzoekers van onderzoeksinstituten en universiteiten over het algemeen prijzen, en slechts weinig bedrijfsonderzoekers uit de industrie hebben prijzen gewonnen.” Akira Yoshino vertelde het aan de Eerste Financiële Journalist. Hij benadrukte ook de verwachtingen van de industrie. Hij is van mening dat er binnen het bedrijf veel onderzoek op Nobelniveau plaatsvindt, maar dat de Japanse industrie haar leiderschap en efficiëntie moet verbeteren.
Yoshino Akira gelooft dat de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals kunstmatige intelligentie en het internet der dingen “ondenkbare” veranderingen zullen brengen in de toepassingsmogelijkheden van lithium-ionbatterijen. De vooruitgang van de software zal bijvoorbeeld het ontwerpproces van de batterij en de ontwikkeling van nieuwe materialen versnellen, en kan het gebruik van de batterij beïnvloeden, waardoor de batterij in de beste omgeving kan worden gebruikt.
Yoshino Akira maakt zich ook grote zorgen over de bijdrage van zijn onderzoek aan het oplossen van mondiale klimaatveranderingsproblemen. Hij vertelde de Eerste Financiële Journalist dat hij om twee redenen werd beloond. De eerste is het bijdragen aan de ontwikkeling van een slimme mobiele samenleving; de tweede is het verschaffen van een belangrijk middel voor de bescherming van het mondiale milieu. “De bijdrage aan de bescherming van het milieu zal in de toekomst steeds duidelijker worden. Tegelijkertijd is dit ook een geweldige zakelijke kans.” Akira Yoshino vertelde het aan een financieel verslaggever.
Yoshino Akira vertelde studenten tijdens een lezing aan de Meijo Universiteit als professor dat hij, gezien de hoge verwachtingen van het publiek ten aanzien van het gebruik van hernieuwbare energie en batterijen als tegenmaatregel tegen de opwarming van de aarde, zijn eigen informatie zal leveren, inclusief gedachten over milieukwesties. ”
Wie zal de batterij-industrie domineren?
De ontwikkeling van batterijtechnologie veroorzaakte een energierevolutie. Van smartphones tot elektrische auto's, batterijtechnologie is alomtegenwoordig en verandert elk aspect van het leven van mensen. Of de toekomstige batterij krachtiger en goedkoper zal worden, zal een ieder van ons beïnvloeden.
Momenteel zet de industrie zich in om de veiligheid van de batterij te verbeteren en tegelijkertijd de energiedichtheid van de batterij te vergroten. De verbetering van de batterijprestaties helpt ook de klimaatverandering aan te pakken door het gebruik van hernieuwbare energie.
Volgens Yoshino zullen lithium-ionbatterijen de komende tien jaar nog steeds de batterijindustrie domineren, maar de ontwikkeling en opkomst van nieuwe technologieën zullen ook de waardering en vooruitzichten van de industrie blijven versterken. Yoshino Akira vertelde aan First Business News dat de energiedichtheid van lithiumbatterijen in de toekomst 1,5 tot 2 keer de stroomsterkte kan bereiken, wat betekent dat de batterij kleiner zal worden. “Dit vermindert het materiaal en dus de kosten, maar er zal geen significante daling van de materiaalkosten optreden.” Hij zei: “De verlaging van de kosten van lithium-ionbatterijen bedraagt maximaal tussen de 10% en 30%. De prijs willen halveren is moeilijker. ”
Zullen elektronische apparaten in de toekomst sneller opladen? Als reactie hierop zei Akira Yoshino dat een mobiele telefoon binnen 5-10 minuten vol is, wat in het laboratorium is gelukt. Maar voor snel opladen is een sterke spanning vereist, wat de levensduur van de batterij beïnvloedt. In veel situaties hoeven mensen in werkelijkheid misschien niet bijzonder snel op te laden.
Van de vroege loodzuurbatterijen tot de nikkel-metaalhydridebatterijen die de steunpilaar vormen van Japanse bedrijven zoals Toyota, tot de lithium-ionbatterijen die Tesla Roaster in 2008 gebruikte: traditionele vloeibare lithium-ionbatterijen hebben de machtsbatterij gedomineerd tien jaar op de markt. In de toekomst zal de tegenstelling tussen energiedichtheid en veiligheidseisen en traditionele lithium-ionbatterijtechnologie steeds prominenter worden.
In reactie op experimenten en solid-state batterijproducten van buitenlandse bedrijven zei Akira Yoshino: “Ik denk dat solid-state batterijen een toekomstige richting vertegenwoordigen, en er is nog veel ruimte voor verbetering. Ik hoop snel nieuwe vooruitgang te zien.”
Hij zei ook dat solid-state batterijen qua technologie vergelijkbaar zijn met lithium-ionbatterijen. “Door de verbetering van de technologie kan de snelheid van het zwemmen met lithiumionen uiteindelijk ongeveer vier keer de huidige snelheid bereiken.” Akira Yoshino vertelde het aan een verslaggever van First Business News.
Vastestofbatterijen zijn lithium-ionbatterijen die vastestofelektrolyten gebruiken. Omdat elektrolyten in vaste toestand de potentieel explosieve organische elektrolyt in traditionele lithium-ionbatterijen vervangen, lost dit de twee belangrijkste problemen van hoge energiedichtheid en hoge veiligheidsprestaties op. Vastestofelektrolyten worden met dezelfde energie gebruikt. De batterij die de elektrolyt vervangt heeft een hogere energiedichtheid, heeft tegelijkertijd een groter vermogen en een langere gebruiksduur, wat de ontwikkelingstrend is van de volgende generatie lithiumbatterijen.
Maar solid-state batterijen worden ook geconfronteerd met uitdagingen zoals het verlagen van de kosten, het verbeteren van de veiligheid van vaste elektrolyten en het onderhouden van contact tussen elektroden en elektrolyten tijdens het opladen en ontladen. Momenteel investeren veel mondiale autogiganten zwaar in onderzoek en ontwikkeling op het gebied van solid-state batterijen. Toyota ontwikkelt bijvoorbeeld een solid-state batterij, maar de kosten worden niet bekendgemaakt. Onderzoeksinstellingen voorspellen dat de mondiale vraag naar solid-state batterijen in 2030 naar verwachting de 500 GWh zal benaderen.
Professor Whitingham, die de Nobelprijs deelde met Akira Yoshino, zei dat solid-state batterijen mogelijk de eerste zijn die worden gebruikt in kleine elektronica zoals smartphones. “Omdat er nog steeds grote problemen zijn bij de toepassing van grootschalige systemen.” zei professor Wittingham.
Posttijd: 16 december 2019