Aku taastamise tehnoloogia põhianalüüs elektrisõidukite arendamisel

Autor: Iflowpower – Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Kuna maailm pöördub kliimamuutuste vähendamiseks elektrisõidukite poole, on kriitilise tähtsusega tulevase nõudluse kvantifitseerimine peamiste akumaterjalide järele. Uues aruandes näitavad CHENGJIANXU, Bernhardsteubing ja Hollandi Leideni ülikooli ja USA Agongi riikliku labori uurimisrühm nõudlust liitiumi, nikli, koobalti ja mangaanoksiidide järele aastatel 2020–2050. Suurendab mitmeid tegureid.

Seetõttu suureneb tarneahela nõudlus liitiumi, koobalti ja nikli järele ning võib tekkida vajadus uurida rohkem ressursse. Võrreldes iga auto elektripargi arengu ja aku mahutavusega on aga määramatus väga suur. Enne 2050. aastat mängis suletud ahelaga ringlussevõtt toorainenõudluse vähendamisel teisejärgulist, kuid üha olulisemat rolli ning teadlased peavad uurima täiustatud ringlussevõtu strateegiaid ja ringlussevõetud elementide akutaseme materjale säästlikult ringlusse võtma.

See töö on nüüd avaldatud ajakirjas "Looduslikud kommunikatsioonimaterjalid". Elektrisõidukite areng on sisepõlemismootoriga sõidukitega võrreldes väiksem kui elektrisõidukite (EV) mõju kliimale. See eelis toob kaasa nõudluse märkimisväärse suurenemise ja ülemaailmne laevastik kasvab tuhandetelt tuhandetelt laevadelt seitsmeni.

2019. aastal 5 miljonit laeva. Kuid globaalne keskmine autoturg on endiselt piiratud ja tulevane kasv peaks minevikus olema absoluutne kasv. Liitiumioonaku (libs) on elektrisõidukite põhitehnoloogia, tüüpilised autode liitiumioonakud sisaldavad liitiumi, koobalti ja niklit ning anood sisaldab grafiiti ning muud komponendid alumiiniumi ja vaske.

Akutehnoloogia liigub praegu uue ja täiustatud keemilise suuna suunas. Selles töös on XU jt. Uurinud ülemaailmsete kergete elektrimootorsõidukite akude materjalinõudlust liitiumist, niklist, koobaltist kuni grafiidi ja ränini ning sidunud materjalinõudluse püsiva tootmisvõimsuse ja teadaolevate varudega, et arutada täiustatud akusid.

Võtmefaktor. See töö aitab elektrisõidukitele üleminekut, pakkudes teavet tulevaste akumaterjalide ja peamiste tegurite kohta, mis suurendavad akumaterjali nõudlust. Ülemaailmne elektrisõidukite varude arenguprognoos 2050.

Puhas elektriauto, pistikühendusega hübriidelektriauto, STEP programm, riikliku poliitika stsenaarium, säästva arengu stsenaarium. Electric Automobile&39;i (EV) meeskond suurendas elektriautode parkide kasvu, tuginedes Rahvusvahelise Energia (IEA) kahele juhtumile kuni 2030. aastani. Need hõlmavad väljakujunenud poliitikaid, mis on seotud olemasoleva valitsuse poliitikaga ja säästva arengu (SD) stsenaariumitega, mis on kooskõlas "Pariisi kokkuleppe" kliimaeesmärgiga, st 2030. aasta elektrisõidukite müük ulatus 30% -ni.

Selles analüüsis XU et al. Laiendage neid stsenaariume 2050. aastani. STEP-lahenduse täitmiseks on aastaks 2050 vaja umbes 6TWH aku mahtu aastas.

Materjalinõuded sõltuvad aku keemiliste reaktiivide valikust ja praegu kaalutakse kolme akukeemilist reaktiivi. Kõige tõenäolisem olukord järgneb praegustele liitiumnikkel-koobalt-alumiinium (NCA) ja liitium-nikkel-koobalt-mangaan (NCM) akudele (edaspidi NCX, kus x tähistab alumiiniumi või mangaani). Aastaks 2030 toob see kaasa akukeemia arengu.

Eeldatakse, et liitiumioonaku positiivse elektroodi materjali kasutatakse tulevikus elektrisõidukites üha enam. Kuigi see mõjutab elektrisõidukite kütusesäästlikkust ja lõputut läbisõitu kui energia, on LFP-de eelised madalad tootmiskulud, hea termiline stabiilsus ja pikk kasutusiga. Kuigi LFP aku on praegu kasulik tarbesõidukites, näiteks bussides, on seda laialdaselt kasutada ka kergetes elektrisõidukites, sealhulgas Teslas.

STEP programmis akude turuosa ja elektriauto aku aasta enne 2050. aastat. (A) NCX-stseen. (B) LFP stseen.

(C) Li-S / õhustseen. LFP liitiumraudfosfaatpatarei, NCM liitiumnikkel-vatengaanpatarei, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 esindavad nikli, koobalti ja mangaani suhet. NCA liitiumnikkel-koobalt-alumiiniumpatarei, grafiit (Si) grafiidianood sisaldab osalist räni, liitiumsulfiidpatarei, liitium-õhuaku, TWH109KWH.

Alates aku materjalivajadusest ja taastumisest on teadlased hinnanud nõudlust elektrisõidukite (EV) akude järele ning juhtinud tähelepanu sellele, et liitiumi kasvu mõjutavad vaid vähesel määral akuspetsiifilised keemilised komponendid ning nikli- ja koobaltispetsiifilised aku keemilised komponendid, mis mõjutavad nende vajadusi rohkem. Aastatel 2020–2050 suureneb nõudlus liitiumioonakude järele veelgi. Sel moel ennustasid nad, et akumuleeritud nõudlus liitiumi järele aastatel 2020–2050 oli vahemikus 7.

3 miljonit tonni ja 18,3 miljonit tonni, koobalti akumuleeritud nõudlus oli 3,5 miljonit tonni kuni 1.

88 miljonit tonni ja nikli akumuleeritud nõudlus oli 181 miljonit. Tonnides kuni 889 miljonit tonni. Xu et al.

Lisaks materjalidele, mis aja jooksul muutuvad patareijäätmetes ja arutletakse, kuidas neid materjale taaskasutada, aitavad vähendada esmaste materjalide tootmist. Olemasoleval elektriauto akude kaubanduslikul ringlussevõtu meetodil on kahte tüüpi kuiv- ja märgmeetod. Tulekahju meetod hõlmab kogu aku või eeltöödeldud aku sulatamist.

Märgmetallurgia põhineb happekümblusel ja seejärel akumaterjali taaskasutamisel lahustiga ekstraheerimise ja sadestamise meetodil. Suletud ahela ringluses saab pärast tulemeetodi töötlemist läbi viia märgmetallurgilise töötluse ja sulam muundatakse metallisoolaks. Otsese taaskasutamise meetodi eesmärk on taastada katoodmaterjal, säilitades samal ajal selle keemilise struktuuri, et saada majanduslikke ja keskkonnaalaseid eeliseid, kuid see lähenemisviis on alles väljatöötamise alguses.

NCX, LFP ja Li-S / Air Battery Solutions puhul on liitium-, nikkel- ja koobaltpatareide materjalid voolud aastatel 2020–2050. (A) Tooraine nõudlus. (B) Aku materjalide jäätmed.

STEP-stsenaarium – tavaline poliitikastsenaarium, säästva arengu stsenaarium, miljonite tonnide säästva arengu stsenaarium. Electric Automotive Outlook on sel viisil välja töötanud mudeleid, Xu Chengjian, Bernhad Steve ja tema kolleegid töötasid välja selleks, et näidata, kuidas liitium-, nikli- ja koobalti akude mahutavus oluliselt kasvab, sest isegi enne 2025. aastat elektriautod Nõudluse kasv võib ületada ka praegust tootmiskiirust. Akumaterjale saab tarnida olemasolevat tootmisvõimsust ületamata, kuid seda tuleb suurendada, et rahuldada teiste osakondade vajadusi.

Ülevaade tarneriskidest võib uute varude avastamisel muutuda. Nõudlus aku mahutavuse järele sõltub tehnilistest teguritest, nagu sõiduki konstruktsioon, kaal ja kütusesäästlikkus, samuti sõidukipargi suurusest ja tarbijast ning elektrisõidukite suurusest ja valikust. Otsene taaskasutamine on kõige ökonoomsem ja keskkonnasõbralikum suletud ahela meetod, kuna sellega on võimalik katoodmaterjale regenereerida ilma sulatamise ja leostumiseta.

Edukas üleminek elektriautole sõltub sellest, kas see suudab sammu pidada tööstuse pideva materjalivaruga. Akukemikaalide ja toorainete valikul juhindutakse teaduslikust jätkusuutlikkuse hindamisest, sealhulgas keemiliste ainete olelusringi hindamisest. Oodatav globaalne nõudlus globaalselt on ühtlasi platvormiks elektrisõidukite ja nende akude globaalse majanduskeskkonna ja sotsiaalse mõju jälgimiseks.