تجزیه و تحلیل اصلی فناوری بازیابی باتری در توسعه وسایل نقلیه الکتریکی

نویسنده ：Iflowpower – تامین کننده نیروگاه های قابل حمل

از آنجایی که جهان برای کاهش تغییرات آب و هوایی به سمت وسایل نقلیه الکتریکی روی می آورد، تعیین کمیت تقاضای آینده برای مواد کلیدی باتری بسیار مهم است. در گزارش جدیدی، CHENGJIANXU، Bernhardsteubing و یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه لیدن هلند و آزمایشگاه ملی آگونگ ایالات متحده، تقاضا برای اکسیدهای لیتیوم، نیکل، کبالت و منگنز را در سال‌های 2020 تا 2050 نشان می‌دهند. عوامل متعددی را افزایش خواهد داد.

بنابراین، تقاضای زنجیره تامین برای لیتیوم، کبالت و نیکل گسترش می یابد و ممکن است نیاز به کشف منابع بیشتری داشته باشد. با این حال، نسبت به توسعه ناوگان الکتریکی و ظرفیت باتری هر خودرو، عدم قطعیت بسیار زیاد است. قبل از سال 2050، بازیافت حلقه بسته نقش ثانویه اما به طور فزاینده‌ای در کاهش تقاضای مواد خام ایفا می‌کرد و محققان باید استراتژی‌های بازیافت پیشرفته را مطالعه کنند و از نظر اقتصادی مواد سطح باتری را از سلول‌های ضایع شده بازیافت کنند.

این اثر هم اکنون در «مواد ارتباط طبیعی» منتشر شده است. توسعه وسایل نقلیه الکتریکی کمتر از تأثیر وسایل نقلیه الکتریکی (EV) بر آب و هوا در مقایسه با وسایل نقلیه با موتورهای احتراق داخلی است. این مزیت منجر به افزایش قابل توجه تقاضا می شود و ناوگان جهانی از هزاران هزار کشتی به 7 کشتی می رسد.

5 میلیون کشتی در سال 2019. با این حال، میانگین بازار جهانی خودرو هنوز محدود است و انتظار می‌رود رشد آتی افزایش مطلق را در گذشته ایجاد کند. باتری لیتیوم یون (libs) فناوری اصلی وسایل نقلیه الکتریکی است، باتری‌های لیتیوم یون معمولی خودرو در لیتیوم، کبالت و نیکل و آند حاوی گرافیت و سایر اجزاء حاوی آلومینیوم و مس هستند.

فناوری باتری در حال حاضر به سمت جهت شیمیایی جدید و بهبود یافته حرکت می کند. در این کار، XU و همکاران. تقاضای مواد برای باتری وسایل نقلیه الکتریکی سبک جهانی، از لیتیوم، نیکل، کبالت گرفته تا گرافیت و سیلیکون را مطالعه کرد و تقاضای مواد را با ظرفیت تولید پایدار و ذخایر شناخته شده مرتبط کرد تا در مورد باتری‌های بهبودیافته بحث کند.

عامل کلیدی این کار با ارائه بینشی در مورد مواد باتری آینده و عوامل کلیدی که تقاضای مواد باتری را افزایش می دهد، به انتقال خودروی الکتریکی کمک می کند. پیش‌بینی توسعه انبار جهانی خودروهای الکتریکی در سال 2050

ماشین الکتریکی خالص، ماشین الکتریکی هیبریدی پلاگین، برنامه STEP، سناریوی سیاست ملی، سناریوی توسعه پایدار. تیم Electric Automobile (EV) رشد ناوگان خودروهای الکتریکی را بر اساس دو مورد از انرژی بین‌المللی (IEA) تا سال 2030 افزایش داد. اینها شامل سیاست‌های تثبیت‌شده مرتبط با سیاست‌های دولتی موجود و سناریوهای توسعه پایدار (SD) مطابق با هدف آب و هوایی «توافق پاریس» است، یعنی خودروهای الکتریکی ۲۰۳۰، فروش جهانی به ۳۰ درصد رسیده است.

در این تحلیل، XU و همکاران. این سناریوها را تا سال 2050 تمدید کنید. برای رسیدن به راه حل STEP، تا سال 2050، سالانه حدود 6TWH ظرفیت باتری مورد نیاز است.

مواد مورد نیاز به انتخاب معرف های شیمیایی باتری بستگی دارد و در حال حاضر سه معرف شیمیایی باتری در نظر گرفته شده است. محتمل‌ترین وضعیت به دنبال باتری‌های لیتیوم نیکل-کبالت آلومینیوم (NCA) و لیتیوم نیکل- کبالت منگنز (NCM) خواهد بود. تا سال 2030، این منجر به توسعه شیمی باتری خواهد شد.

به عنوان یک باتری لیتیوم یونی، مواد الکترود مثبت انتظار می رود که کاربردهای بیشتری در خودروهای الکتریکی آینده داشته باشد. اگرچه بر مصرف سوخت و مسافت پیموده شده بی پایان وسایل نقلیه الکتریکی نسبت به انرژی تأثیر می گذارد، LFP ها دارای مزایای هزینه تولید پایین، پایداری حرارتی خوب و عمر طولانی هستند. اگرچه باتری LFP در حال حاضر در وسایل نقلیه تجاری مانند اتوبوس مفید است، اما کاربرد گسترده ای در خودروهای الکتریکی سبک از جمله تسلاس نیز وجود دارد.

در برنامه STEP سهم بازار باتری و سال باتری خودروهای الکتریکی قبل از 2050 است. (الف) صحنه NCX. (ب) صحنه LFP.

(C) Li-S / صحنه هوایی. باتری فسفات آهن لیتیوم LFP، باتری نیکل واتگنز لیتیوم NCM، NCM111، NCM 523، NCM622، NCM811، NCM 955 نسبت نیکل، کبالت، منگنز را نشان می دهد. باتری آلومینیوم لیتیوم نیکل-کبالت NCA، آند گرافیت گرافیت (Si) حاوی سیلیکون جزئی، باتری سولفید لیتیوم، باتری هوای لیتیوم، TWH109KWH.

از زمان نیاز به مواد باتری و بازیابی، دانشمندان تقاضای باتری خودروهای الکتریکی (EV) را ارزیابی کردند و اشاره کردند که رشد لیتیوم فقط کمی تحت تأثیر اجزای شیمیایی خاص باتری است و اجزای شیمیایی باتری‌های نیکل و کبالت بیشتر بر نیاز آنها تأثیر می‌گذارد. از سال 2020 تا 2050، تقاضا برای باتری های لیتیوم یونی بیشتر می شود. به این ترتیب آنها پیش بینی کردند که تقاضای انباشته لیتیوم از سال 2020 تا 2050 بین 7 بوده است.

3 میلیون تن و 18.3 میلیون تن، تقاضای انباشته کبالت 3.5 میلیون تن به 1 بود.

88 میلیون تن و تقاضای انباشته نیکل 181 میلیون تن بود. تن به 889 میلیون تن. خو و همکاران

در کنار موادی که در طول زمان در باتری های ضایعاتی تغییر می کنند و نحوه بازیافت این مواد به کاهش تولید مواد اولیه کمک می کند. روش بازیافت تجاری باتری ماشین الکتریکی موجود دارای دو نوع روش خشک و مرطوب است. روش آتش سوزی شامل ذوب کل باتری یا بسته باتری از پیش تصفیه شده است.

متالورژی مرطوب بر اساس غوطه وری در اسید و سپس مواد باتری بازیافت شده با روش استخراج و رسوب با حلال است. در گردش حلقه بسته، عملیات متالورژی مرطوب را می توان پس از عملیات آتش نشانی انجام داد و آلیاژ به نمک فلز تبدیل شد. هدف از روش بازیابی مستقیم، بازیابی مواد کاتد با حفظ ساختار شیمیایی آن برای به دست آوردن مزایای اقتصادی و زیست محیطی است، اما این روش هنوز در مراحل اولیه توسعه است.

در NCX، LFP و Li-S / Air Battery Solutions، مواد باتری لیتیوم، نیکل و کبالت از سال 2020 تا 2050 جریان دارند. الف) تقاضای مواد خام. (ب) ضایعات مواد باتری.

سناریوی STEP - سناریوی معمولی سیاست، سناریوی توسعه پایدار، سناریوی توسعه پایدار میلیون تن. Electric Automotive Outlook مدل هایی را به این روش توسعه داده است، Xu Chengjian، Bernhad Steve و همکارانش برای نشان دادن چگونگی رشد قابل توجه ظرفیت باتری لیتیوم، نیکل و کبالت، زیرا حتی قبل از سال 2025، رشد تقاضای خودروهای الکتریکی نیز می تواند از سرعت تولید فعلی فراتر رود. مواد باتری را می توان بدون تجاوز از ظرفیت تولید موجود تامین کرد، اما باید برای رفع نیازهای سایر بخش ها افزایش یابد.

نمای کلی خطرات عرضه ممکن است با کشف ذخایر جدید تغییر کند. تقاضا برای ظرفیت باتری به عوامل فنی مانند طراحی خودرو، وزن و بهره وری سوخت، و همچنین اندازه مقیاس ناوگان و مصرف کننده تا اندازه و برد خودروهای الکتریکی بستگی دارد. بازیابی مستقیم اقتصادی ترین و سازگارترین روش حلقه مدار بسته است، زیرا می تواند مواد کاتدی را بدون ذوب و شستشو بازیابی کند.

انتقال موفقیت به خودروی الکتریکی به این بستگی دارد که آیا می تواند با عرضه مداوم مواد در صنعت همگام شود یا خیر. ارزیابی پایداری علمی، از جمله ارزیابی چرخه عمر مواد شیمیایی، انتخاب مواد شیمیایی و مواد خام باتری را هدایت خواهد کرد. تقاضای جهانی مورد انتظار تقاضای جهانی همچنین بستری برای نظارت بر محیط اقتصادی جهانی و تأثیر اجتماعی وسایل نقلیه الکتریکی و باتری های آنها است.