Hovedanalyse af batterigenvindingsteknologi på udvikling af elektriske køretøjer

Forfatter: Iflowpower – Leverandør af bærbare kraftværker

Da verden vender sig til elektriske køretøjer for at reducere klimaændringer, er det afgørende at kvantificere fremtidig efterspørgsel efter vigtige batterimaterialer. I en ny rapport viser CHENGJIANXU, Bernhardsteubing og et forskerhold fra Holland Leiden University og US Agong National Laboratory efterspørgslen efter lithium-, nikkel-, kobolt- og manganoxider i 2020 til 2050. Vil øge flere faktorer.

Derfor udvides forsyningskædens efterspørgsel efter lithium, kobolt og nikkel, og det kan være nødvendigt at udforske flere ressourcer. Men i forhold til udviklingen af ​​el-flåden og batterikapaciteten i hver bil, er usikkerheden meget stor. Før 2050 spillede genanvendelse i lukket kredsløb en sekundær, men stadig vigtigere rolle i at reducere efterspørgslen efter råmaterialer, og forskere skal studere avancerede genbrugsstrategier og økonomisk genbruge materialer på batteriniveau fra kasserede celler.

Dette arbejde er nu udgivet i "Natural Communication Materials". Udviklingen af ​​elbiler er mindre end elbilers (EV) indvirkning på klimaet sammenlignet med køretøjer med forbrændingsmotorer. Denne fordel fører til en betydelig stigning i efterspørgslen, og den globale flåde vokser fra tusindvis af tusinder af skibe til 7.

5 millioner skibe i 2019. Imidlertid er det globale gennemsnitlige bilmarked stadig begrænset, og fremtidig vækst forventes at gøre den absolutte stigning i fortiden. Lithium-ion-batteri (libs) er den almindelige teknologi i elektriske køretøjer, typiske lithium-ion-batterier til biler er indeholdt i lithium, kobolt og nikkel, og anoden indeholder grafit, og andre komponenter indeholder aluminium og kobber.

Batteriteknologien bevæger sig i øjeblikket mod en ny og forbedret kemisk retning. I dette arbejde har XU et al. Undersøgte materialeefterspørgslen fra det globale batteri til lette elektriske motorkøretøjer, fra lithium, nikkel, kobolt til grafit og silicium, og forbinder materialeefterspørgsel med vedvarende produktionskapacitet og kendte reserver for at diskutere forbedrede batterier.

Nøglefaktor. Dette arbejde vil hjælpe overgangen til elektriske køretøjer ved at give indsigt i fremtidige batterimaterialer og nøglefaktorer, der driver efterspørgsel efter batterimateriale. Global udviklingsprognose for elbiler i 2050.

Ren elbil, plug-in hybrid elbil, STEP-program, nationalt politisk scenario, bæredygtig udviklingsscenarie. Electric Automobile (EV) team øgede væksten af ​​elbilflåder baseret på de to tilfælde af International Energy (IEA) frem til 2030. Disse omfatter etablerede politikker forbundet med eksisterende regeringspolitikker og scenarier for bæredygtig udvikling (SD) i overensstemmelse med klimamålet "Paris-aftalen", det vil sige 2030 elektriske køretøjer, det globale salg nåede 30%.

I denne analyse har XU et al. Udvid disse scenarier til 2050. For at opfylde STEP-løsningen kræves der i 2050 omkring 6TWH batterikapacitet årligt.

Materialekravene vil afhænge af valget af batterikemiske reagenser, og tre batterikemiske reagenser overvejes i øjeblikket. Den mest sandsynlige situation vil følge nuværende lithium-nikkel-kobolt-aluminium (NCA) og lithium-nikkel-kobolt-mangan (NCM) batterier (herefter benævnt NCX, hvor x repræsenterer aluminium eller mangan). I 2030 vil dette føre til udvikling af batterikemi.

Som et lithium-ion-batteri forventes positivt elektrodemateriale at få flere og flere anvendelser i fremtidige elektriske køretøjer. Selvom det vil påvirke elbilers brændstoføkonomi og endeløse kilometertal end energi, har LFP&39;er fordelene ved lave produktionsomkostninger, god termisk stabilitet og lang levetid. Selvom LFP-batteriet i øjeblikket er nyttigt i erhvervskøretøjer såsom bus, er der også en bred anvendelse i lette elektriske køretøjer, herunder Teslaer.

I STEP-programmet er batterimarkedsandelen og elbilbatteriåret før 2050. (A) NCX-scene. (B) LFP-scene.

(C) Li-S / luftscene. LFP lithium jernfosfat batteri, NCM lithium nikkel-watengan batteri, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 repræsenterer forholdet mellem nikkel, kobolt, mangan. NCA lithium nikkel-cobalt aluminium batteri, grafit (Si) grafit anode indeholder delvis silicium, lithium sulfid batteri, lithium luft batteri, TWH109KWH.

Siden batterimaterialets behov og genopretning har forskere vurderet efterspørgslen efter elektriske køretøjer (EV) batterier og påpeget, at væksten af ​​lithium kun påvirkes lidt af batterispecifikke kemiske komponenter, og nikkel- og koboltspecifikke batterikemiske komponenter Mere indflydelse på deres behov. Fra 2020 til 2050 stiger efterspørgslen efter lithium-ion-batterier yderligere. På denne måde forudsagde de, at den akkumulerede efterspørgsel efter lithium fra 2020 til 2050 var mellem 7.

3 millioner tons og 18,3 millioner tons var kobolts akkumulerede efterspørgsel 3,5 millioner tons til 1.

88 millioner tons, og nikkelakkumuleret efterspørgsel var 181 millioner. Tonnes til 889 millioner tons. Xu et al.

Ved siden af ​​de materialer, der ændrer sig over tid i affaldsbatteriet og diskuterer, hvordan man kan genbruge disse materialer bidrage til at reducere produktionen af ​​primære materialer. Eksisterende elbilbatteri kommerciel genbrugsmetode har to slags tør og våd metode. Brandmetoden omfatter smeltning af hele batteriet eller den forbehandlede batteripakke.

Våd metallurgi er baseret på syrenedsænkning og derefter genvundet batterimateriale ved opløsningsmiddelekstraktion og udfældningsmetode. I lukket kredsløb kan vådmetallurgisk behandling udføres efter at brandmetoden er behandlet, og legeringen omdannes til et metalsalt. Formålet med den direkte genvindingsmetode er at genvinde katodematerialet og samtidig bevare dets kemiske struktur for at opnå økonomiske og miljømæssige fordele, men denne tilgang er stadig i det tidlige udviklingsstadium.

I NCX, LFP og Li-S / Air Battery Solutions flyder lithium-, nikkel- og koboltbatterimaterialer fra 2020 til 2050. (A) Efterspørgsel efter råvarer. (B) Affald af batterimaterialer.

TRIN-scenarie - almindeligt politisk scenarie, scenarie for bæredygtig udvikling, scenarie for en million tons bæredygtig udvikling. Electric Automotive Outlook har udviklet modeller på denne måde, Xu Chengjian, Bernhad Steve og hans kolleger udviklede for at vise, hvordan lithium-, nikkel- og koboltbatterikapaciteten vil vokse betydeligt, for selv før 2025 kan elbiler Efterspørgselsvækst også overstige den nuværende produktionshastighed. Batterimaterialer kan leveres uden at overskride eksisterende produktionskapacitet, men skal øges for at imødekomme andre afdelingers behov.

Oversigt over forsyningsrisici kan ændre sig i takt med opdagelsen af ​​nye reserver. Efterspørgslen efter batterikapacitet vil afhænge af tekniske faktorer, såsom køretøjsdesign, vægt og brændstofeffektivitet, såvel som størrelsen af ​​flådeskalaen og forbrugeren til størrelsen og rækkevidden af ​​elektriske køretøjer. Direkte genvinding er den mest økonomiske og miljøvenlige metode med lukket kredsløb, fordi den kan genvinde katodematerialer uden smeltning og udvaskning.

Succesovergangen til elbilen vil afhænge af, om den kan følge med industriens løbende materialeforsyning. Videnskabelig bæredygtighedsvurdering, herunder livscyklusvurdering af kemiske stoffer, vil styre valget af batterikemikalier og råmaterialer. Den forventede globale efterspørgsel global efterspørgsel er også en platform til overvågning af det globale økonomiske miljø og sociale virkninger af elektriske køretøjer og deres batterier.