Ibilgailu elektrikoen garapenean bateria berreskuratzeko teknologiaren azterketa nagusia

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі

Mundua klima-aldaketa murrizteko ibilgailu elektrikoetara jotzen duen heinean, funtsezkoa da bateria-materialen etorkizuneko eskaria kuantifikatzea. Txosten berri batean, CHENGJIANXU, Bernhardsteubing eta Herbehereetako Leiden Unibertsitateko eta AEBetako Agong National Laboratory-ko ikerketa talde batek litio, nikel, kobalto eta manganeso oxidoen eskaria erakusten dute 2020tik 2050era bitartean. Hainbat faktore areagotuko ditu.

Hori dela eta, litioaren, kobaltoaren eta nikelaren hornikuntza-katearen eskaria zabaltzen da, eta baliteke baliabide gehiago arakatu behar izatea. Hala ere, flota elektrikoaren garapenari eta auto bakoitzaren bateriaren ahalmenari dagokionez, ziurgabetasuna oso handia da. 2050. urtea baino lehen, zirkulazio itxiko birziklatzeak bigarren mailako papera izan zuen, baina gero eta garrantzi handiagoa zuen lehengaien eskaria murrizteko, eta ikertzaileek birziklapen estrategia aurreratuak aztertu behar dituzte, eta hondatutako zeluletatik bateria-mailako materialak ekonomikoki birziklatu behar dituzte.

Lan hau "Natural Communication Materials" aldizkarian argitaratu da. Ibilgailu elektrikoen garapena ibilgailu elektrikoek kliman duten eragina baino txikiagoa da, barne-errekuntzako motorrak dituzten ibilgailuekin alderatuta. Abantaila honek eskariaren gorakada nabarmena dakar, eta flota globala milaka ontzitik 7ra hazten da.

5 milioi itsasontzi 2019an. Hala ere, automobilgintzaren batez besteko merkatu globala mugatua da oraindik, eta etorkizuneko hazkundeak iraganean erabateko igoera egingo duela espero da. Litio-ioizko bateria (libs) ibilgailu elektrikoen teknologia nagusia da, automobilgintzako litio-ioizko bateria tipikoak litio, kobalto eta nikeletan daude, eta anodoak grafitoa dauka eta beste osagai batzuek aluminioa eta kobrea dituzte.

Baterien teknologia gaur egun norabide kimiko berri eta hoberantz doa. Lan honetan, XU et al. Ibilgailu elektriko elektrikoen bateria globalaren eskaria materiala aztertu da, litiotik, nikelatik, kobaltotik grafitotik eta silizioraino, eta materialaren eskaria produkzio-ahalmen iraunkorrarekin eta erreserba ezagunak lotu ditu bateria hobetuak eztabaidatzeko.

Funtsezko faktorea. Lan honek ibilgailu elektrikoen trantsizioari lagunduko dio etorkizuneko bateria-materialei eta bateria-eskaera bultzatzen duten faktore gakoei buruzko informazioa emanez. Ibilgailu elektrikoen stock globalaren garapenaren aurreikuspena 2050.

Auto elektriko hutsa, auto elektriko hibrido entxufagarria, STEP programa, politika nazionalaren eszenatokia, garapen iraunkorraren eszenatokia. Automobil Elektrikoko (EV) taldeak auto elektrikoen flota areagotu zuen Nazioarteko Energiaren (IEA) bi kasuetan oinarrituta 2030era arte. Horien artean, indarrean dauden gobernu-politikekin eta garapen jasangarrirako (DS) agertokiekin lotutako politika ezarriak daude "Pariseko Akordioarekin" klima-helburuarekin bat datozenak, hau da, 2030eko ibilgailu elektrikoak, salmenta globalak %30era iritsi ziren.

Analisi honetan, XU et al. Eszenatoki hauek 2050era arte luzatu. STEP irtenbidea betetzeko, 2050erako, 6TWH inguruko bateriaren edukiera behar da urtero.

Materialen eskakizunak bateriaren erreaktibo kimikoen aukeraketaren araberakoak izango dira, eta bateriaren hiru erreaktibo kimiko aztertzen ari dira. Egoera seguruena egungo litio-nikel-kobalto aluminiozko (NCA) eta litio-nikel-kobalto-manganesozko (NCM) bateriei (aurrerantzean NCX deitzen zaie, non x aluminioa edo manganesoa adierazten duen). 2030erako, horrek bateriaren kimikaren garapena ekarriko du.

Litio-ioizko bateriaren elektrodo positiboko materialak gero eta aplikazio gehiago lortuko dituela espero da etorkizuneko ibilgailu elektrikoetan. Energia baino erregai-ekonomian eta ibilgailu elektrikoen kilometraje amaigabean eragina izango duen arren, LFPek ekoizpen kostu baxuaren, egonkortasun termiko ona eta bizitza luzearen abantailak ditu. Gaur egun LFP bateria ibilgailu komertzialetan erabilgarria den arren, autobusetan, ibilgailu elektriko arinetan ere aplikazio zabala dago Teslas barne.

STEP programan, bateriaren merkatu-kuota eta auto elektrikoen bateriaren urtea 2050 baino lehen. (A) NCX eszena. (B) LFP eszena.

(C) Li-S / aireko eszena. LFP litio-burdin fosfato-bateria, NCM litio-nikela-watenganeso-bateria, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 nikel, kobalto eta manganesoaren ratioak adierazten dituzte. NCA litio nikel-kobalto aluminiozko bateria, grafitoa (Si) grafito anodoak silizio partziala dauka, litio sulfurozko bateria, litio-aire bateria, TWH109KWH.

Bateriaren materiala behar eta berreskuratzen denez, zientzialariek ibilgailu elektrikoen (EV) baterien eskaria ebaluatu dute, eta adierazi dute litioaren hazkundea bateriaren osagai kimiko espezifikoek eta nikelaren eta kobaltoaren berariazko bateriaren osagai kimikoek eragin handiagoa dutela beren beharretan eragin handiagoa dutela. 2020tik 2050era, litio-ioizko baterien eskaria are gehiago hazten da. Modu horretan, 2020tik 2050era bitartean litio-eskari metatua 7 artekoa zela aurreikusi zuten.

3 milioi tona eta 18,3 milioi tona, kobaltoaren eskaria metatua 3,5 milioi tonakoa zen.

88 milioi tona, eta nikel metatutako eskaria 181 milioikoa izan zen. Tona handiena 889 milioi tonaraino. Xu et al.

Hondakinen bateria denboran zehar aldatzen diren materialen ondoan eta material horiek nola birziklatzen laguntzen dute lehen materialen ekoizpena murrizten. Dauden auto elektrikoen bateriaren birziklapen komertzialen metodoak bi metodo lehor eta hezea ditu. Suaren metodoak bateria osoa edo aurrez tratatutako bateria-paketea urtzea dakar.

Metalurgia hezea azido murgiltzean oinarritzen da eta, ondoren, bateriaren materiala berreskuratzen du disolbatzaileen erauzketa eta prezipitazio metodoaren bidez. Begizta itxiko zirkulazioan, tratamendu metalurgiko hezea egin daiteke suaren metodoa tratatu ondoren, eta aleazioa metalezko gatz bihurtzen da. Berreskuratze zuzeneko metodoaren helburua katodoaren materiala berreskuratzea da, bere egitura kimikoa mantenduz, abantaila ekonomikoak eta ingurumenekoak lortzeko, baina ikuspegi hori garapenaren hasierako fasean dago oraindik.

NCX, LFP eta Li-S / Air Battery Solutions-en, litio, nikel eta kobalto baterien materialak 2020tik 2050era igarotzen dira. (A) Lehengaien eskaria. (B) Baterien hondakinak.

STEP eszenatokia - Politika arruntaren eszenatokia, Garapen Iraunkorraren eszenatokia, milioi tona garapen jasangarriaren eszenatokia. Electric Automotive Outlook-ek ereduak garatu ditu modu honetan, Xu Chengjian, Bernhad Steve eta bere lankideek litio, nikel eta kobalto baterien edukiera nabarmen haziko den erakusteko, 2025 baino lehen ere auto elektrikoen eskariaren hazkundeak egungo ekoizpen abiadura gaindi dezakeelako. Baterien materialak lehendik dagoen produkzio-ahalmena gainditu gabe horni daitezke, baina handitu egin behar dira beste sail batzuen beharrak asetzeko.

Hornikuntza-arriskuen ikuspegi orokorra alda daiteke erreserba berriak aurkitzean. Baterien edukieraren eskaria faktore teknikoen araberakoa izango da, hala nola ibilgailuen diseinua, pisua eta erregaiaren eraginkortasuna, baita flotaren eskalaren eta kontsumitzaileen tamainaren eta ibilgailu elektrikoen tamainaren eta gamaren araberakoa ere. Zuzeneko berreskurapena zirkuitu itxiko zirkuitu metodorik ekonomikoena eta ingurumena errespetatzen duena da, katodoen materialak urtu eta lixibiatu gabe berreskura ditzakeelako.

Auto elektrikorako trantsizio arrakastatsuaren araberakoa izango da industriaren etengabeko material-hornikuntzari eusten dion ala ez. Iraunkortasun zientifikoaren ebaluazioak, substantzia kimikoen bizi-zikloaren ebaluazioa barne, bateriaren produktu kimikoen eta lehengaien aukeraketa gidatuko du. Eskaera globala espero den eskaria globala ibilgailu elektrikoen eta haien baterien ingurune ekonomiko globala eta gizarte-eraginaren jarraipena egiteko plataforma ere bada.