Hauptanalyse der Batterierückgewinnungstechnologie bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Draagbare kragstasie verskaffer

Da die Welt zur Eindämmung des Klimawandels auf Elektrofahrzeuge umsteigt, ist die Quantifizierung des zukünftigen Bedarfs an wichtigen Batteriematerialien von entscheidender Bedeutung. In einem neuen Bericht zeigen CHENGJIANXU, Bernhardsteubing und ein Forschungsteam der niederländischen Universität Leiden und des US-amerikanischen Agong National Laboratory den Bedarf an Lithium-, Nickel-, Kobalt- und Manganoxiden in den Jahren 2020 bis 2050. Wird mehrere Faktoren erhöhen.

Daher steigt die Nachfrage nach Lithium, Kobalt und Nickel in der Lieferkette und es müssen möglicherweise weitere Ressourcen erschlossen werden. Allerdings ist die Unsicherheit hinsichtlich der Entwicklung der Elektroflotte und der Batteriekapazität der einzelnen Autos sehr groß. Vor 2050 spielte das geschlossene Recycling eine untergeordnete, aber zunehmend wichtige Rolle bei der Reduzierung des Rohstoffbedarfs. Forscher müssen fortschrittliche Recyclingstrategien untersuchen und Materialien auf Batterieebene aus Altbatterien wirtschaftlich recyceln.

Diese Arbeit ist jetzt in „Natural Communication Materials“ veröffentlicht. Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen ist im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren geringer als die Auswirkungen von Elektrofahrzeugen (EV) auf das Klima. Dieser Vorteil führt zu einer deutlichen Steigerung der Nachfrage und die weltweite Flotte wächst von mehreren Tausend Schiffen auf sieben.

5 Millionen Schiffe im Jahr 2019. Allerdings ist der globale durchschnittliche Automobilmarkt noch immer begrenzt und das künftige Wachstum dürfte den absoluten Anstieg übertreffen. Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) sind die Mainstream-Technologie für Elektrofahrzeuge. Typische Lithium-Ionen-Batterien für Autos bestehen aus Lithium, Kobalt und Nickel, die Anode enthält Graphit und andere Komponenten enthalten Aluminium und Kupfer.

Die Batterietechnologie entwickelt sich derzeit in eine neue und verbesserte chemische Richtung. In dieser Arbeit haben XU et al. Untersucht wurde der Materialbedarf für Batterien für leichte Elektrofahrzeuge weltweit, von Lithium, Nickel, Kobalt bis hin zu Graphit und Silizium, und die Verknüpfung des Materialbedarfs mit der nachhaltigen Produktionskapazität und den bekannten Reserven, um verbesserte Batterien zu diskutieren.

Schlüsselfaktor. Diese Arbeit wird den Übergang zu Elektrofahrzeugen unterstützen, indem sie Erkenntnisse über zukünftige Batteriematerialien und Schlüsselfaktoren liefert, die die Nachfrage nach Batteriematerialien bestimmen. Prognose zur weltweiten Entwicklung des Elektrofahrzeugbestands bis 2050.

Reines Elektroauto, Plug-in-Hybrid-Elektroauto, STEP-Programm, nationales politisches Szenario, Szenario für nachhaltige Entwicklung. Das Electric Automobile (EV)-Team hat das Wachstum der Elektroautoflotten auf Grundlage der beiden Prognosen der Internationalen Energieagentur (IEA) bis 2030 prognostiziert. Hierzu zählen etablierte Strategien im Zusammenhang mit der bestehenden Regierungspolitik und nachhaltige Entwicklungsszenarien (SD), die mit dem Klimaziel des „Pariser Abkommens“ im Einklang stehen, d. h. bis 2030 sollen die weltweiten Verkaufszahlen von Elektrofahrzeugen 30 % erreichen.

In dieser Analyse haben XU et al. Erweitern Sie diese Szenarien bis 2050. Um die STEP-Lösung umzusetzen, werden bis 2050 jährlich etwa 6 TWH Batteriekapazität benötigt.

Der Materialbedarf hängt von der Wahl der chemischen Reagenzien für die Batterie ab. Derzeit werden drei chemische Reagenzien für die Batterie in Betracht gezogen. Die wahrscheinlichste Situation wird bei den aktuellen Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Batterien (NCA) und Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Batterien (NCM) (im Folgenden als NCX bezeichnet, wobei x für Aluminium oder Mangan steht) auftreten. Bis 2030 wird dies zur Entwicklung der Batteriechemie führen.

Als positives Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien wird erwartet, dass es in zukünftigen Elektrofahrzeugen immer mehr Anwendung finden wird. Obwohl LFPs den Kraftstoffverbrauch und die Reichweite von Elektrofahrzeugen stärker beeinflussen als Energie, bieten sie die Vorteile niedriger Produktionskosten, guter thermischer Stabilität und langer Lebensdauer. Obwohl die LFP-Batterie derzeit in Nutzfahrzeugen wie Bussen eingesetzt wird, findet sie auch breite Anwendung in leichten Elektrofahrzeugen, einschließlich Teslas.

Im STEP-Programm werden der Batteriemarktanteil und der Anteil der Elektroautobatterien bis 2050 festgelegt. (A) NCX-Szene. (B) LFP-Szene.

(C) Li-S / Luftaufnahme. LFP-Lithium-Eisenphosphat-Batterie, NCM-Lithium-Nickel-Wasser-Gran-Batterie, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 stellen Verhältnisse von Nickel, Kobalt und Mangan dar. NCA-Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium-Batterie, Graphit (Si) Graphitanode enthält teilweise Silizium, Lithiumsulfidbatterie, Lithium-Luft-Batterie, TWH109KWH.

Da der Bedarf an Batteriematerialien und die Rückgewinnung im Vordergrund stehen, haben Wissenschaftler die Nachfrage nach Batterien für Elektrofahrzeuge (EV) bewertet und darauf hingewiesen, dass das Wachstum bei Lithium nur geringfügig von batteriespezifischen chemischen Komponenten beeinflusst wird, während nickel- und kobaltspezifische chemische Komponenten einen größeren Einfluss auf den Bedarf haben. Von 2020 bis 2050 steigt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien weiter an. Auf diese Weise prognostizierten sie, dass der kumulierte Bedarf an Lithium zwischen 2020 und 2050 zwischen 7 liegen würde.

3 Millionen Tonnen und 18,3 Millionen Tonnen, der kumulierte Kobaltbedarf betrug 3,5 Millionen Tonnen zu 1.

88 Millionen Tonnen, und der kumulierte Nickelbedarf betrug 181 Millionen. Tonnenest auf 889 Millionen Tonnen. Xu et al.

Darüber hinaus werden die Materialien beschrieben, die sich im Laufe der Zeit in der Altbatterie verändern, und es wird erörtert, wie das Recycling dieser Materialien dazu beitragen kann, die Produktion von Primärmaterialien zu reduzieren. Es gibt zwei Arten des kommerziellen Recyclings von Batterien für Elektroautos: das Trocken- und das Nassverfahren. Bei der Feuermethode wird die gesamte Batterie oder der vorbehandelte Batteriesatz geschmolzen.

Die Nassmetallurgie basiert auf dem Eintauchen in Säure und der anschließenden Rückgewinnung des Batteriematerials durch Lösungsmittelextraktion und Niederschlagsverfahren. Im geschlossenen Kreislauf kann nach der Feuerbehandlung eine nassmetallurgische Behandlung durchgeführt und die Legierung in ein Metallsalz umgewandelt werden. Der Zweck der Methode der direkten Rückgewinnung besteht darin, das Kathodenmaterial unter Beibehaltung seiner chemischen Struktur zurückzugewinnen, um wirtschaftliche und ökologische Vorteile zu erzielen. Dieser Ansatz befindet sich jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium.

In NCX-, LFP- und Li-S/Air-Batterielösungen fließen von 2020 bis 2050 Lithium-, Nickel- und Kobalt-Batteriematerialien. (A) Rohstoffbedarf. (B) Altbatteriematerialien.

STEP-Szenario – Szenario für gewöhnliche Politik, Szenario für nachhaltige Entwicklung, Szenario für nachhaltige Entwicklung im Millionen-Tonnen-Bereich. Electric Automotive Outlook hat auf diese Weise Modelle entwickelt, die Xu Chengjian, Bernhad Steve und seine Kollegen entwickelt haben, um zu zeigen, wie die Kapazität von Lithium-, Nickel- und Kobaltbatterien erheblich steigen wird, denn schon vor 2025 könnte das Wachstum der Nachfrage nach Elektroautos die derzeitige Produktionsgeschwindigkeit übertreffen. Die Lieferung von Batteriematerialien kann die bestehende Produktionskapazität nicht überschreiten, muss jedoch erhöht werden, um den Bedarf anderer Abteilungen zu decken.

Die Übersicht über Versorgungsrisiken kann sich mit der Entdeckung neuer Reserven ändern. Der Bedarf an Batteriekapazität hängt von technischen Faktoren wie Fahrzeugdesign, Gewicht und Kraftstoffeffizienz sowie von der Größe der Flotte und dem Verbraucher im Verhältnis zur Größe und Reichweite der Elektrofahrzeuge ab. Die direkte Rückgewinnung ist die wirtschaftlichste und umweltfreundlichste Methode im geschlossenen Kreislauf, da Kathodenmaterialien ohne Schmelzen und Auslaugen zurückgewonnen werden können.

Der Erfolg des Übergangs zum Elektroauto wird davon abhängen, ob es mit der kontinuierlichen Materialversorgung der Industrie Schritt halten kann. Die Auswahl der Batteriechemikalien und Rohstoffe wird sich an wissenschaftlichen Nachhaltigkeitsbewertungen, einschließlich der Lebenszyklusanalyse chemischer Substanzen, orientieren. Die erwartete globale Nachfrage ist auch eine Plattform zur Überwachung des globalen wirtschaftlichen Umfelds und der sozialen Auswirkungen von Elektrofahrzeugen und ihren Batterien.