ການວິເຄາະຫຼັກຂອງເທັກໂນໂລຍີການຟື້ນຕົວຂອງຫມໍ້ໄຟໃນການພັດທະນາຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ

ຜູ້ຂຽນ: Iflowpower – ຜູ້ຜະລິດສະຖານີພະລັງງານແບບພົກພາ

ໃນຂະນະທີ່ໂລກຫັນໄປສູ່ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການປ່ຽນແປງຂອງດິນຟ້າອາກາດ, ການປະເມີນຄວາມຕ້ອງການໃນອະນາຄົດສໍາລັບວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟທີ່ສໍາຄັນແມ່ນສໍາຄັນ. ໃນບົດລາຍງານໃຫມ່, CHENGJIANXU, Bernhardsteubing ແລະທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໃນ Netherlands Leiden University ແລະຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Agong ສະຫະລັດສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບ lithium, nickel, cobalt ແລະ manganese oxides ໃນປີ 2020 ຫາ 2050. ຈະເພີ່ມຫຼາຍປັດໃຈ.

ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຕ້ອງການຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງສໍາລັບ lithium, cobalt ແລະ nickel ຂະຫຍາຍ, ແລະອາດຈະຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຄົ້ນຫາຊັບພະຍາກອນເພີ່ມເຕີມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອທຽບກັບການພັດທະນາຂອງເຮືອໄຟຟ້າແລະຄວາມອາດສາມາດຫມໍ້ໄຟຂອງລົດແຕ່ລະຄົນ, ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ. ກ່ອນປີ 2050, ການລີໄຊເຄີນແບບວົງປິດໄດ້ມີບົດບາດອັນທີສອງແຕ່ມີຄວາມສໍາຄັນເພີ່ມຂຶ້ນໃນການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການວັດຖຸດິບ, ແລະນັກຄົ້ນຄວ້າຕ້ອງສຶກສາຍຸດທະສາດການລີໄຊເຄີນແບບພິເສດ, ແລະທາງດ້ານເສດຖະກິດ recycle ວັດສະດຸລະດັບຫມໍ້ໄຟຈາກຈຸລັງທີ່ຖືກຂູດຂີ້ເຫຍື້ອ.

ວຽກງານນີ້ໄດ້ຖືກຈັດພີມມາຢູ່ໃນ "ວັດສະດຸການສື່ສານທໍາມະຊາດ". ການພັດທະນາຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຜົນກະທົບຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ (EV) ກ່ຽວກັບສະພາບອາກາດເມື່ອທຽບກັບຍານພາຫະນະທີ່ມີເຄື່ອງຈັກໃນການເຜົາໃຫມ້ພາຍໃນ. ຄວາມໄດ້ປຽບນີ້ເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແລະກອງທັບເຮືອທົ່ວໂລກເພີ່ມຂຶ້ນຈາກຫຼາຍພັນເຮືອເປັນ 7 ລໍາ.

5 ລ້ານ​ລຳ​ໃນ​ປີ 2019. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຕະຫຼາດລົດຍົນສະເລ່ຍທົ່ວໂລກຍັງຈໍາກັດ, ແລະການຂະຫຍາຍຕົວໃນອະນາຄົດຄາດວ່າຈະເຮັດໃຫ້ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຢ່າງແທ້ຈິງໃນອະດີດ. ແບດເຕີລີ່ lithium-ion (libs) ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີຕົ້ນຕໍຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ເຄື່ອງຈັກໃນລົດຍົນທົ່ວໄປແມ່ນບັນຈຸຢູ່ໃນ lithium, cobalt ແລະ nickel, ແລະ anode ມີ graphite, ແລະອົງປະກອບອື່ນໆປະກອບດ້ວຍອາລູມິນຽມແລະທອງແດງ.

ເຕັກໂນໂລຢີຫມໍ້ໄຟປະຈຸບັນກໍາລັງກ້າວໄປສູ່ທິດທາງເຄມີໃຫມ່ແລະການປັບປຸງ. ໃນການເຮັດວຽກນີ້, XU et al. ໄດ້ສຶກສາຄວາມຕ້ອງການວັດສະດຸຂອງຫມໍ້ໄຟລົດຍົນໄຟຟ້າແສງສະຫວ່າງທົ່ວໂລກ, ຈາກ lithium, nickel, cobalt ກັບ graphite ແລະຊິລິຄອນ, ແລະເຊື່ອມຕໍ່ຄວາມຕ້ອງການວັດສະດຸກັບກໍາລັງການຜະລິດແບບຍືນຍົງແລະສະຫງວນໄວ້ທີ່ຮູ້ຈັກເພື່ອປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບຫມໍ້ໄຟປັບປຸງ.

ປັດໃຈຫຼັກ. ວຽກງານນີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ການຫັນປ່ຽນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າໂດຍການສະຫນອງຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟໃນອະນາຄົດແລະປັດໃຈສໍາຄັນທີ່ຊຸກຍູ້ຄວາມຕ້ອງການວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟ. ການ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​ການ​ພັດ​ທະ​ນາ​ຫຼັກ​ຊັບ​ລົດ​ໄຟ​ຟ້າ​ໃນ​ທົ່ວ​ໂລກ​ໃນ​ປີ 2050​.

ລົດໄຟຟ້າບໍລິສຸດ, ລົດໄຟຟ້າລູກປະສົມ plug-in, ໂຄງການ STEP, ສະຖານະການນະໂຍບາຍແຫ່ງຊາດ, ສະຖານະການການພັດທະນາແບບຍືນຍົງ. ທີມງານລົດຍົນໄຟຟ້າ (EV) ເພີ່ມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງລົດຍົນໄຟຟ້າໂດຍອີງໃສ່ສອງກໍລະນີຂອງພະລັງງານສາກົນ (IEA) ຈົນກ່ວາ 2030. ເຫຼົ່ານີ້ລວມມີນະໂຍບາຍທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບນະໂຍບາຍຂອງລັດຖະບານທີ່ມີຢູ່ແລ້ວແລະສະຖານະການການພັດທະນາແບບຍືນຍົງ (SD) ທີ່ສອດຄ່ອງກັບ "ສັນຍາປາຣີ" ເປົ້າຫມາຍສະພາບອາກາດ, ນັ້ນແມ່ນ, 2030 ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ຍອດຂາຍທົ່ວໂລກບັນລຸ 30%.

ໃນການວິເຄາະນີ້, XU et al. ຂະຫຍາຍສະຖານະການເຫຼົ່ານີ້ເຖິງ 2050. ເພື່ອຕອບສະຫນອງການແກ້ໄຂ STEP, ໃນປີ 2050, ຄວາມອາດສາມາດຫມໍ້ໄຟປະມານ 6TWH ແມ່ນຈໍາເປັນຕໍ່ປີ.

ຄວາມຕ້ອງການວັດສະດຸຈະຂຶ້ນກັບທາງເລືອກຂອງທາດປະຕິກິລິຍາເຄມີຫມໍ້ໄຟ, ແລະສາມ reagents ສານເຄມີຫມໍ້ໄຟແມ່ນໄດ້ຖືກພິຈາລະນາໃນປັດຈຸບັນ. ສະຖານະການທີ່ເປັນໄປໄດ້ທີ່ສຸດຈະປະຕິບັດຕາມປະຈຸບັນ lithium nickel-cobalt ອາລູມິນຽມ (NCA) ແລະ lithium nickel-cobalt manganese (NCM) ຫມໍ້ໄຟ (ຕໍ່ໄປນີ້ເອີ້ນວ່າ NCX, ບ່ອນທີ່ x ເປັນຕົວແທນຂອງອາລູມິນຽມຫຼື manganese). ໃນປີ 2030, ນີ້ຈະນໍາໄປສູ່ການພັດທະນາຂອງເຄມີຫມໍ້ໄຟ.

ໃນຖານະທີ່ເປັນຫມໍ້ໄຟ lithium ion ອຸປະກອນ electrode ໃນທາງບວກຄາດວ່າຈະໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ຫຼາຍແລະຫຼາຍໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າໃນອະນາຄົດ. ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຫຍັດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟແລະໄລຍະທາງທີ່ບໍ່ສິ້ນສຸດຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າຫຼາຍກ່ວາພະລັງງານ, LFPs ມີຂໍ້ດີຂອງຕົ້ນທຶນການຜະລິດຕ່ໍາ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ດີແລະຊີວິດຍາວ. ເຖິງແມ່ນວ່າແບດເຕີລີ່ LFP ປະຈຸບັນມີປະໂຫຍດໃນຍານພາຫະນະການຄ້າເຊັ່ນລົດເມ, ຍັງມີການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແສງສະຫວ່າງລວມທັງ Teslas.

ໃນໂຄງການ STEP, ສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດຫມໍ້ໄຟແລະຫມໍ້ໄຟລົດໄຟຟ້າປີກ່ອນ 2050. (A) scene NCX. (B) LFP scene.

(C) Li-S / scene ທາງອາກາດ. ຫມໍ້ໄຟ lithium iron phosphate LFP, NCM lithium nickel-watenganese battery, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 ເປັນຕົວແທນຂອງອັດຕາສ່ວນຂອງ nickel, cobalt, manganese. ແບດເຕີຣີອາລູມິນຽມ NCA lithium nickel-cobalt, graphite (Si) anode graphite ມີຊິລິຄອນບາງສ່ວນ, ຫມໍ້ໄຟ lithium sulfide, ຫມໍ້ໄຟ lithium air, TWH109KWH.

ນັບຕັ້ງແຕ່ອຸປະກອນການຫມໍ້ໄຟຄວາມຕ້ອງການແລະການຟື້ນຕົວ, ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ປະເມີນຄວາມຕ້ອງການຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ (EV) ຫມໍ້ໄຟ, ແລະຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ lithium ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບພຽງແຕ່ເລັກນ້ອຍຈາກອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟ, ແລະອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟຂອງ nickel ແລະ cobalt ເພີ່ມເຕີມມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງເຂົາເຈົ້າ. ຈາກ 2020 ຫາ 2050, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ. ດ້ວຍວິທີນີ້, ພວກເຂົາຄາດຄະເນວ່າຄວາມຕ້ອງການສະສົມຂອງ lithium ຈາກ 2020 ຫາ 2050 ແມ່ນລະຫວ່າງ 7.

3 ລ້ານໂຕນແລະ 18.3 ລ້ານໂຕນ, ຄວາມຕ້ອງການສະສົມຂອງ cobalt ແມ່ນ 3.5 ລ້ານໂຕນຕໍ່ 1.

88 ລ້ານໂຕນ, ແລະຄວາມຕ້ອງການສະສົມຂອງ nickel ແມ່ນ 181 ລ້ານ. ໂຕນນີສ 889 ລ້ານໂຕນ. Xu et al.

ຕໍ່ໄປກັບວັດສະດຸທີ່ມີການປ່ຽນແປງໃນໄລຍະເວລາຂອງແບດເຕີລີ່ສິ່ງເສດເຫຼືອແລະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບວິທີການ recycle ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການຜະລິດວັດສະດຸຕົ້ນຕໍ. ວິ​ທີ​ການ​ນຳ​ມາ​ໃຊ້​ໃໝ່​ທາງ​ການ​ຄ້າ​ແບັດ​ເຕີ​ຣີ​ລົດ​ໄຟ​ຟ້າ​ທີ່​ມີ​ຢູ່​ມີ​ສອງ​ປະ​ເພດ​ຂອງ​ວິ​ທີ​ການ​ແຫ້ງ​ແລະ​ປຽກ. ວິທີການດັບເພີງລວມມີການລະລາຍແບັດເຕີລີທັງໝົດ ຫຼືແບັດເຕີລີທີ່ຜ່ານການປຸງແຕ່ງກ່ອນ.

ໂລຫະປຽກແມ່ນອີງໃສ່ການແຊ່ນ້ໍາອາຊິດແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຟື້ນຟູວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟໂດຍການສະກັດເອົາສານລະລາຍແລະວິທີການ precipitation. ໃນການໄຫຼວຽນຂອງ loop ປິດ, ການປິ່ນປົວໂລຫະປຽກສາມາດປະຕິບັດໄດ້ຫຼັງຈາກວິທີການໄຟໄຫມ້, ແລະໂລຫະປະສົມໄດ້ຖືກປ່ຽນເປັນເກືອໂລຫະ. ຈຸດປະສົງຂອງວິທີການຟື້ນຟູໂດຍກົງແມ່ນເພື່ອຟື້ນຕົວອຸປະກອນການ cathode ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາໂຄງສ້າງທາງເຄມີເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານເສດຖະກິດແລະສິ່ງແວດລ້ອມ, ແຕ່ວິທີການນີ້ຍັງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນຕົ້ນຂອງການພັດທະນາ.

ໃນ NCX, LFP ແລະ Li-S / Air Battery Solutions, lithium, nickel ແລະວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟ cobalt ໄຫຼຈາກ 2020 ຫາ 2050. (ກ) ຄວາມຕ້ອງການວັດຖຸດິບ. (B) ສິ່ງເສດເຫຼືອຫມໍ້ໄຟ.

ສະຖານະການ STEP - ສະຖານະການນະໂຍບາຍທໍາມະດາ, ສະຖານະການການພັດທະນາແບບຍືນຍົງ, ສະຖານະການການພັດທະນາແບບຍືນຍົງລ້ານໂຕນ. Electric Automotive Outlook ໄດ້ພັດທະນາແບບຈໍາລອງໃນລັກສະນະນີ້, Xu Chengjian, Bernhad Steve ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວໄດ້ພັດທະນາເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມອາດສາມາດຫມໍ້ໄຟ lithium, nickel ແລະ cobalt ຈະເຕີບໂຕຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເພາະວ່າເຖິງແມ່ນວ່າກ່ອນປີ 2025, ລົດໄຟຟ້າຄວາມຕ້ອງການການຂະຫຍາຍຕົວຍັງສາມາດເກີນຄວາມໄວການຜະລິດໃນປະຈຸບັນ. ວັດສະດຸແບດເຕີຣີສາມາດສະຫນອງໄດ້ໂດຍບໍ່ເກີນກໍາລັງການຜະລິດທີ່ມີຢູ່, ແຕ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການເພີ່ມຂຶ້ນເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງພະແນກອື່ນໆ.

ພາບລວມຂອງຄວາມສ່ຽງດ້ານການສະຫນອງອາດຈະມີການປ່ຽນແປງດ້ວຍການຄົ້ນພົບສະຫງວນໃຫມ່. ຄວາມຕ້ອງການຄວາມອາດສາມາດຂອງຫມໍ້ໄຟຈະຂຶ້ນກັບປັດໃຈດ້ານວິຊາການ, ເຊັ່ນການອອກແບບຍານພາຫະນະ, ນ້ໍາຫນັກແລະປະສິດທິພາບນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຂະຫນາດຂອງຂະຫນາດເຮືອແລະຜູ້ບໍລິໂພກກັບຂະຫນາດແລະລະດັບຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ. ການ​ຟື້ນ​ຕົວ​ໂດຍ​ກົງ​ແມ່ນ​ວິ​ທີ​ການ​ຂອງ​ການ​ປະ​ຫຍັດ​ແລະ​ເປັນ​ມິດ​ຕໍ່​ສິ່ງ​ແວດ​ລ້ອມ​ທີ່​ສຸດ​, ເພາະ​ວ່າ​ມັນ​ສາ​ມາດ​ຟື້ນ​ຕົວ​ວັດ​ສະ​ດຸ cathode ໂດຍ​ບໍ່​ມີ​ການ smelting ແລະ leaching​.

ການຫັນປ່ຽນຄວາມສໍາເລັດໄປສູ່ລົດໄຟຟ້າຈະຂຶ້ນກັບວ່າມັນສາມາດຮັກສາການສະຫນອງວັດສະດຸຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງອຸດສາຫະກໍາ. ການປະເມີນຄວາມຍືນຍົງທາງວິທະຍາສາດ, ລວມທັງການປະເມີນວົງຈອນຊີວິດຂອງສານເຄມີ, ຈະນໍາພາທາງເລືອກຂອງສານເຄມີຫມໍ້ໄຟແລະວັດຖຸດິບ. ຄວາມຕ້ອງການທົ່ວໂລກຄາດວ່າຄວາມຕ້ອງການທົ່ວໂລກຍັງເປັນເວທີສໍາລັບການຕິດຕາມສະພາບແວດລ້ອມເສດຖະກິດໂລກແລະຜົນກະທົບຕໍ່ສັງຄົມຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າແລະຫມໍ້ໄຟຂອງພວກເຂົາ.