Pagrindinė akumuliatorių atkūrimo technologijos analizė elektromobilių kūrimo srityje

Autorius: „Iflowpower“ Nešiojamų elektrinių tiekėjas

Pasauliui kreipiantis į elektrines transporto priemones, kad sumažintų klimato kaitą, labai svarbu įvertinti būsimą pagrindinių akumuliatorių medžiagų poreikį. Naujoje ataskaitoje CHENGJIANXU, Bernhardsteubing ir Nyderlandų Leideno universiteto bei JAV Agongo nacionalinės laboratorijos tyrimų grupė rodo ličio, nikelio, kobalto ir mangano oksidų poreikį 2020–2050 m. Padidins kelis veiksnius.

Todėl ličio, kobalto ir nikelio tiekimo grandinės paklausa plečiasi, todėl gali tekti ieškoti daugiau išteklių. Tačiau, palyginti su elektros parko plėtra ir kiekvieno automobilio akumuliatoriaus talpa, neapibrėžtumas yra labai didelis. Iki 2050 m. uždarojo ciklo perdirbimas vaidino antrinį, bet vis svarbesnį vaidmenį mažinant žaliavų poreikį, todėl mokslininkai turi ištirti pažangias perdirbimo strategijas ir ekonomiškai perdirbti baterijų lygio medžiagas iš išmestų elementų.

Šis darbas dabar paskelbtas "Natural Communication Materials". Elektrinių transporto priemonių plėtra yra mažesnė nei elektrinių transporto priemonių (EV) įtaka klimatui, palyginti su transporto priemonėmis su vidaus degimo varikliais. Dėl šio pranašumo labai padidėja paklausa, o pasaulinis laivynas nuo tūkstančių tūkstančių laivų išauga iki 7.

5 milijonai laivų 2019 m. Tačiau vidutinė pasaulinė automobilių rinka vis dar yra ribota, ir tikimasi, kad ateityje augimas absoliučiai padidės praeityje. Ličio jonų akumuliatorius (libs) yra pagrindinė elektrinių transporto priemonių technologija, tipiškos automobilių ličio jonų baterijos yra ličio, kobalto ir nikelio sudėtyje, o anode yra grafito, o kituose komponentuose yra aliuminio ir vario.

Baterijų technologija šiuo metu juda naujos ir patobulintos cheminės krypties link. Šiame darbe XU ir kt. Ištyrė pasaulinių lengvųjų elektrinių variklinių transporto priemonių akumuliatorių, nuo ličio, nikelio, kobalto iki grafito ir silicio, medžiagų poreikį ir susiejo medžiagų poreikį su nuolatiniais gamybos pajėgumais ir žinomais rezervais, kad aptartų patobulintus akumuliatorius.

Pagrindinis veiksnys. Šis darbas padės pereiti prie elektrinių transporto priemonių, nes pateiks įžvalgų apie būsimas akumuliatorių medžiagas ir pagrindinius veiksnius, lemiančius akumuliatoriaus medžiagų poreikį. Pasaulinė elektromobilių atsargų plėtros prognozė 2050 m.

Grynas elektromobilis, įkraunamas hibridinis elektromobilis, STEP programa, nacionalinės politikos scenarijus, darnaus vystymosi scenarijus. Elektrinių automobilių (EV) komanda padidino elektromobilių parkų augimą, remdamasi dviem Tarptautinės energetikos (IEA) atvejais iki 2030 m. Tai apima nusistovėjusią politiką, susijusią su esama vyriausybės politika ir tvaraus vystymosi (SD) scenarijais, atitinkančiais „Paryžiaus susitarimo“ klimato tikslą, ty 2030 m. elektromobilių pardavimas pasaulyje pasiekė 30%.

Šioje analizėje XU ir kt. Išplėskite šiuos scenarijus iki 2050 m. Norint įgyvendinti STEP sprendimą, iki 2050 m. kasmet reikės apie 6 TWH baterijos talpos.

Reikalavimai medžiagoms priklausys nuo akumuliatoriaus cheminių reagentų pasirinkimo, o šiuo metu svarstomi trys akumuliatorių cheminiai reagentai. Labiausiai tikėtina situacija susiklostys po dabartinių ličio nikelio-kobalto aliuminio (NCA) ir ličio nikelio-kobalto mangano (NCM) baterijų (toliau – NCX, kur x reiškia aliuminį arba manganą). Iki 2030 m. tai paskatins baterijų chemijos plėtrą.

Tikimasi, kad kaip ličio jonų akumuliatoriaus teigiamo elektrodo medžiaga bus vis dažniau naudojama būsimose elektrinėse transporto priemonėse. Nors tai turės įtakos degalų taupymui ir nesibaigiančiam elektrinių transporto priemonių ridai nei energijai, LFP pranašumai yra mažos gamybos sąnaudos, geras šiluminis stabilumas ir ilgas tarnavimo laikas. Nors LFP baterija šiuo metu naudinga komercinėse transporto priemonėse, tokiose kaip autobusai, ji taip pat plačiai naudojama lengvose elektrinėse transporto priemonėse, įskaitant Teslas.

STEP programoje akumuliatorių rinkos dalis ir elektromobilio akumuliatorius metai iki 2050 m. (A) NCX scena. (B) LFP scena.

(C) Li-S / oro scena. LFP ličio geležies fosfato baterija, NCM ličio nikelio-vatengano baterija, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 reiškia nikelio, kobalto, mangano santykius. NCA ličio nikelio-kobalto aliuminio baterija, grafito (Si) grafito anode yra dalinis silicis, ličio sulfido baterija, ličio oro baterija, TWH109KWH.

Nuo baterijų medžiagų poreikių ir atsigavimo mokslininkai vertino elektromobilių (EV) akumuliatorių poreikį ir atkreipė dėmesį, kad ličio augimą tik nežymiai veikia akumuliatoriams būdingi cheminiai komponentai, o nikelio ir kobalto specifiniai akumuliatorių cheminiai komponentai – didesnę įtaką jų poreikiams. Nuo 2020 iki 2050 m. ličio jonų baterijų paklausa toliau didės. Tokiu būdu jie prognozavo, kad sukaupta ličio paklausa nuo 2020 iki 2050 m. buvo tarp 7.

3 mln. tonų ir 18,3 mln. tonų, sukaupta kobalto paklausa buvo 3,5 mln. tonų iki 1.

88 mln. tonų, o nikelio sukaupta paklausa siekė 181 mln. Tonomis iki 889 mln. Xu ir kt.

Be medžiagų, kurios laikui bėgant kinta baterijos atliekose, ir aptariama, kaip šias medžiagas perdirbti, padeda sumažinti pirminių medžiagų gamybą. Esamas elektromobilių baterijų komercinio perdirbimo metodas turi dviejų rūšių sausą ir šlapią metodą. Ugnies metodas apima visos baterijos arba iš anksto apdoroto akumuliatoriaus išlydymą.

Šlapioji metalurgija pagrįsta panardinimu į rūgštį, o po to išgaunama akumuliatoriaus medžiaga ekstrahavimo tirpikliu ir nusodinimo metodu. Esant uždaro ciklo cirkuliacijai, po ugnies apdorojimo galima atlikti šlapią metalurginį apdorojimą, o lydinys paverčiamas metalo druska. Tiesioginio regeneravimo metodo tikslas – išgauti katodo medžiagą išlaikant jos cheminę struktūrą, kad būtų gautas ekonominis ir aplinkosauginis pranašumas, tačiau šis metodas vis dar yra ankstyvoje kūrimo stadijoje.

NCX, LFP ir Li-S / Air Battery Solutions ličio, nikelio ir kobalto baterijų medžiagos tiekiamos nuo 2020 iki 2050 m. (A) Žaliavų poreikis. (B) Baterijų atliekų.

STEP scenarijus – įprastas politikos scenarijus, tvaraus vystymosi scenarijus, milijonų tonų tvaraus vystymosi scenarijus. „Electric Automotive Outlook“ sukūrė modelius tokiu būdu, Xu Chengjian, Bernhad Steve ir jo kolegos sukūrė siekdami parodyti, kaip ličio, nikelio ir kobalto baterijų talpa žymiai išaugs, nes net iki 2025 m. elektromobiliai Paklausos augimas taip pat gali viršyti dabartinį gamybos greitį. Baterijų medžiagos gali būti tiekiamos neviršijant esamų gamybos pajėgumų, tačiau turi būti padidintos, kad būtų patenkinti kitų padalinių poreikiai.

Tiekimo rizikos apžvalga gali pasikeisti atradus naujų atsargų. Akumuliatoriaus talpos poreikis priklausys nuo techninių veiksnių, tokių kaip transporto priemonės konstrukcija, svoris ir degalų naudojimo efektyvumas, taip pat automobilių parko dydžio ir vartotojų bei elektromobilių dydžio ir asortimento. Tiesioginis regeneravimas yra ekonomiškiausias ir aplinkai nekenksmingiausias uždarojo ciklo metodas, nes jis gali regeneruoti katodines medžiagas be lydymosi ir išplovimo.

Sėkmingas perėjimas prie elektromobilio priklausys nuo to, ar jis sugebės neatsilikti nuo nuolatinio pramonės medžiagų tiekimo. Renkantis akumuliatorių chemines medžiagas ir žaliavas, bus vadovaujamasi moksliniu tvarumo vertinimu, įskaitant cheminių medžiagų gyvavimo ciklo vertinimą. Tikimasi pasaulinės paklausos pasaulinė paklausa taip pat yra platforma stebėti pasaulinę ekonominę aplinką ir socialinį elektromobilių bei jų akumuliatorių poveikį.