À mesure que la demande pour l'informatique mobile et les voitures tout électriques augmente, les limites de la technologie actuelle des batteries constituent un obstacle. Inventé dans les années 1790 par le physicien italien Alessandro Volta, la batterie électrique a été le cheval de bataille de nombreux gadgets, appareils et machines.

Les appareils grand public étant de plus en plus petits et leur utilisation ininterrompue avant de les recharger plus importants, il devient également de plus en plus important que les batteries soient à la fois miniaturisées et plus écoénergétiques. Ceci, cependant, s'est avéré être un obstacle technologique qui, si dépassé, sera un développement important et rentable pour l'économie de haute technologie de demain.

Technologie de batterie

Toutes les batteries électriques s'appuient sur la réaction chimique fondamentale de réduction et d'oxydation (redox) qui peut se produire entre deux matériaux différents. Ces réactions sont logées dans un récipient fermé et scellé. La cathode, ou borne positive, est réduite par l'anode, ou borne négative, où l'oxydation se produit. La cathode et l'anode sont séparées physiquement par un électrolyte qui permet aux électrons de circuler facilement d'un terminal à l'autre. Ce flux d'électrons provoque un potentiel électrique qui permet un courant électrique lorsqu'un circuit est terminé.

Batteries usagées jetables (appelées batteries primaires), telles que les piles AA et AAA produites par des sociétés telles que Energizer (ENR ENREnergizer Holdings Inc41. -0,02% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ), s'appuyer sur une technologie qui ne favorise pas les applications modernes. Pour un, ils ne sont pas rechargeables. Ces batteries dites alcalines utilisent une cathode de dioxyde de manganèse et une anode de zinc séparées par un électrolyte dilué de dioxyde de potassium. L'électrolyte oxyde le zinc dans l'anode tandis que le dioxyde de manganèse dans la cathode réagit avec les ions de zinc oxydés pour créer de l'électricité. Peu à peu, les sous-produits de réaction s'accumulent dans l'électrolyte et la quantité de zinc restant à oxyder diminue. Finalement, la batterie meurt. Ces batteries fournissent généralement 1,5 volts d'électricité et peuvent être disposées en série pour augmenter cette quantité. Par exemple, deux piles AA en série fournissent trois volts d'électricité.

Les batteries rechargeables (appelées batteries secondaires) fonctionnent de la même manière, en utilisant une réaction d'oxydation par réduction entre deux matériaux, mais elles permettent également à la réaction de circuler en sens inverse. Les batteries rechargeables les plus couramment utilisées sur le marché aujourd'hui sont le lithium-ion (LiOn), bien que d'autres technologies aient été essayées pour la recherche d'une batterie rechargeable fonctionnelle, incluant nickel-métal hydride (NiMH) et nickel-cadmium (NiCd).

Les piles NiCd étaient les premières piles rechargeables disponibles dans le commerce pour un usage grand public, mais ne pouvaient supporter qu'un nombre limité de recharges. NiMH a remplacé les batteries NiCd et a pu être rechargé plus fréquemment. Malheureusement, ils ont une durée de conservation très courte, donc s'ils ne sont pas utilisés rapidement après leur production, ils pourraient être inefficaces. Les batteries LiOn ont résolu ces problèmes en se présentant dans un petit conteneur, ayant une longue durée de vie et permettant de nombreuses charges. Mais, les batteries LiOn ne sont pas les plus couramment utilisés dans l'électronique grand public comme les appareils mobiles et les ordinateurs portables. Ces piles sont beaucoup plus chères que les piles alcalines jetables et ne sont généralement pas offertes dans les tailles traditionnelles AA, AAA, C, D, etc. (Voir aussi: Stocks de piles au lithium-ion .)

Le dernier type de batteries rechargeables que la plupart des gens connaissent sont les batteries plomb-acide liquides, les plus couramment utilisées comme batteries de voiture. Ces batteries peuvent fournir beaucoup de puissance (comme lors du démarrage à froid d'une voiture), mais contiennent des matières dangereuses, y compris le plomb et l'acide sulfurique, qui est utilisé comme électrolyte. Ces types de piles doivent être éliminés avec soin afin de ne pas polluer l'environnement et ne pas causer de dommages physiques à ceux qui les manipulent.

L'objectif de la technologie actuelle des batteries est de créer une batterie capable d'égaler ou d'améliorer les performances des batteries LiOn, mais sans les coûts élevés associés à leur production. Au sein de la famille lithium-ion, les efforts ont été concentrés sur l'ajout d'ingrédients supplémentaires pour augmenter l'efficacité de la batterie tout en abaissant le prix. Par exemple, des arrangements l ithium-cobalt (LiCoO2) se retrouvent maintenant dans de nombreux téléphones portables, ordinateurs portables, appareils photo numériques et produits portables. Les cellules L ithium-manganèse (LiMn2O4) sont les plus couramment utilisées pour les outils électriques, les instruments médicaux et les groupes motopropulseurs électriques, tels que ceux que l'on trouve dans les véhicules électriques. (Pour en savoir plus, voir: Pourquoi Tesla Cars est-elle si chère? )

Il existe actuellement des équipes de recherche et de développement pour augmenter la performance des batteries au lithium. Les batteries au lithium-air (Li-Air) sont un nouveau développement passionnant qui pourrait permettre une plus grande capacité de stockage d'énergie - jusqu'à 10 fois plus de capacité qu'une batterie LiOn typique. Ces batteries «respirent» littéralement de l'air en utilisant de l'oxygène libre pour oxyder l'anode. Bien que cette technologie semble prometteuse, il existe un certain nombre de problèmes technologiques, y compris une accumulation rapide de sous-produits qui diminuent les performances et le problème de "mort subite" dans lequel la batterie cesse de fonctionner sans avertissement.

Les batteries lithium-métal sont également un développement impressionnant, promettant près de quatre fois plus d'efficacité énergétique que la technologie actuelle de la batterie de voiture électrique. Ce type de batterie est également beaucoup moins cher à produire, ce qui va faire baisser le coût des produits qui les utilisent. Les problèmes de sécurité, cependant, sont une préoccupation majeure car ces batteries peuvent surchauffer, provoquer un incendie ou exploser si elles sont endommagées.D'autres nouvelles technologies en cours de traitement comprennent le lithium-soufre et le silicium-carbone, mais ces cellules sont encore dans les premières phases de la recherche et ne sont pas encore commercialement viables.

Investir dans la technologie des batteries

Si la technologie des batteries prend son envol dans ces nouvelles directions passionnantes, les coûts de production de l'électronique grand public et des véhicules électriques tels que ceux produits par Tesla Motors diminueront (TSLA TSLATesla Inc306 05 + 1. 08% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ). Tesla a récemment annoncé la construction d'un «gigafactory» pour produire non seulement plus de véhicules mais également produire ses propres batteries LiOn en interne, en collaboration avec le géant japonais de l'électronique Panasonic (ADR: PCRFY). En prenant le problème de la production de batteries entre ses mains, Tesla a peut-être trouvé un excellent moyen de gagner en visibilité sur les voitures électriques et les batteries. (Voir aussi: Jeux de batteries hybrides .)

Selon un rapport du consultant en énergie Navigant Research, LG Chem de Corée du Sud, Johnson Controls (JCI JCIJohnson Controls International PLC40 99-0. 24% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ), et AESC privé sont des leaders dans l'espace de la technologie de la batterie. Ces sociétés sont Panasonic, Hitachi (ADR: HTHIY), Toshiba (ADR: TOSBF), Samsung (ADR: SSNLF) et EnerSys. (ENS ENSEnerSys Inc68 00 à 06% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ).

Parmi ces entreprises, seul EnerSys est un pur jeu sur batteries. Il est actuellement le plus grand fabricant de batteries industrielles dans le monde. Toutes les autres entreprises, tout en innovant dans l'espace, sont également impliquées dans d'autres activités. Des entreprises plus petites et purement ludiques qui ne sont pas actuellement à la pointe du secteur pourraient émerger. Pour les investisseurs recherchant un jeu pur, il existe quelques options:

• Arotech Corp (ARTX ARTXArotech Corp3 90 + 1 30% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ) développe et distribue des batteries au lithium et au zinc-air et compte l'armée américaine parmi ses clients.
• PolyPore Inc. (PPO) produit des batteries au lithium-polymère hautement spécialisées principalement à usage industriel et médical.
• Ener1 (OTCMKTS: HEVVQ) est une société d'énergie alternative qui possède une joint-venture à participation majoritaire avec Delphi Automotive (DLPH DLPHDelphi Automotive PLC 97. 26-0. 01% Créé avec Highstock 4 2. 6 ) pour créer des solutions de batteries pour véhicules électriques.
• Haydale Graphene Industries PLC (LON: HAYD) est une société britannique qui utilise la nanotechnologie et le graphène pour produire, entre autres, des piles à base de graphène. Applied Graphene Materials (OTCMKTS: APGMF) mène également des recherches pour de telles applications.

Pour ceux qui cherchent une exposition indirecte, les trois principaux producteurs de minerai de lithium sont la société chilienne Sociedad Quimica y Minera (SQM SQMSoquimich59 83 + 1, 51% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ), FMC Corp. (FMC FMCFMC Corp93.51 + 2.80% Créé avec Highstock 4. 2. 6 ), et Rockwood (ROC). Il y a également un FNB d'actions au lithium qui se négocie sous le symbole LIT LITGlb X Lth & Battr40. 01 + 1. 21% Créé avec Highstock 4. 2. 6 . ( Pour en savoir plus, voir: Investir dans la prochaine mégatendance: Lithium .)

The Bottom Line

Les batteries pour l'énergie électrique ont toujours été importantes à l'époque moderne. Cependant, avec l'avènement de l'informatique mobile et des voitures électriques, leur importance ne fera que croître. À l'heure actuelle, par exemple, les blocs d'alimentation de batterie représentent plus de la moitié du coût d'une automobile Tesla. (Voir aussi: Quel est le meilleur moyen d'exposer les voitures électriques aux investissements dans le secteur automobile? )

En raison de leur importance croissante, la recherche de batteries rechargeables de meilleure qualité prend de l'ampleur. Les batteries au lithium-air et au lithium-métal peuvent s'avérer être le progrès qui compte. Si ces technologies finissent par porter leurs fruits, investir dans de grandes entreprises impliquées dans la production de batteries, dans des fabricants de lithium-ion pure-play, ou indirectement via des producteurs de lithium-métal peut contribuer à la performance future d'un portefeuille.