Galvenā akumulatoru atjaunošanas tehnoloģijas analīze elektrisko transportlīdzekļu izstrādē

Autors: Iflowpower - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

Tā kā pasaule pievēršas elektriskajiem transportlīdzekļiem, lai samazinātu klimata pārmaiņas, ir ļoti svarīgi noteikt turpmāko pieprasījumu pēc galvenajiem akumulatoru materiāliem. Jaunā ziņojumā CHENGJIANXU, Bernhardsteubing un pētnieku grupa Nīderlandes Leidenes universitātē un ASV Agongas Nacionālajā laboratorijā parāda pieprasījumu pēc litija, niķeļa, kobalta un mangāna oksīdiem no 2020. līdz 2050. gadam. Palielinās vairākus faktorus.

Tāpēc piegādes ķēdes pieprasījums pēc litija, kobalta un niķeļa paplašinās, un, iespējams, vajadzēs izpētīt vairāk resursu. Tomēr attiecībā uz katras automašīnas elektroparka attīstību un akumulatora ietilpību nenoteiktība ir ļoti liela. Pirms 2050. gada slēgtā cikla otrreizējai pārstrādei bija sekundāra, bet arvien svarīgāka loma izejvielu pieprasījuma samazināšanā, un pētniekiem ir jāizpēta progresīvas otrreizējās pārstrādes stratēģijas un ekonomiski jāpārstrādā bateriju līmeņa materiāli no lūžņotām šūnām.

Šis darbs tagad ir publicēts "Natural Communication Materials". Elektrisko transportlīdzekļu attīstība ir mazāka nekā elektrisko transportlīdzekļu (EV) ietekme uz klimatu, salīdzinot ar transportlīdzekļiem ar iekšdedzes dzinēju. Šī priekšrocība ievērojami palielina pieprasījumu, un globālā flote pieaug no tūkstošiem tūkstošu kuģu līdz 7.

5 miljoni kuģu 2019. gadā. Tomēr globālais vidējais automobiļu tirgus joprojām ir ierobežots, un ir sagaidāms, ka turpmākā izaugsme būs absolūts pieaugums pagātnē. Litija jonu akumulators (libs) ir elektrisko transportlīdzekļu galvenā tehnoloģija, tipiski automobiļu litija jonu akumulatori ir litijā, kobaltā un niķelī, un anodā ir grafīts, bet pārējās sastāvdaļas satur alumīniju un varu.

Akumulatoru tehnoloģija šobrīd virzās uz jaunu un uzlabotu ķīmisko virzienu. Šajā darbā XU et al. Izpētīja globālo vieglo elektromobiļu akumulatoru materiālu pieprasījumu, sākot no litija, niķeļa, kobalta līdz grafītam un silīcijam, un saistīja materiālu pieprasījumu ar ilgstošu ražošanas jaudu un zināmajām rezervēm, lai apspriestu uzlabotos akumulatorus.

Galvenais faktors. Šis darbs palīdzēs pāriet uz elektriskajiem transportlīdzekļiem, sniedzot ieskatu par nākotnes akumulatoru materiāliem un galvenajiem faktoriem, kas nosaka akumulatoru materiālu pieprasījumu. Globālā elektrisko transportlīdzekļu krājumu attīstības prognoze 2050. gadam.

Tīrs elektromobilis, pieslēdzams hibrīdelektriskais auto, STEP programma, valsts politikas scenārijs, ilgtspējīgas attīstības scenārijs. Electric Automobile (EV) komanda palielināja elektrisko automašīnu parku pieaugumu, pamatojoties uz diviem Starptautiskās enerģijas (IEA) gadījumiem līdz 2030. gadam. Tie ietver iedibināto politiku, kas saistīta ar esošo valdības politiku un ilgtspējīgas attīstības (SD) scenārijiem, kas atbilst "Parīzes nolīguma" klimata mērķim, tas ir, 2030. gada elektriskajiem transportlīdzekļiem, globālais pārdošanas apjoms sasniedza 30%.

Šajā analīzē XU et al. Pagariniet šos scenārijus līdz 2050. gadam. Lai izpildītu STEP risinājumu, līdz 2050. gadam katru gadu ir nepieciešama aptuveni 6 TWH akumulatora jauda.

Materiālu prasības būs atkarīgas no akumulatora ķīmisko reaģentu izvēles, un pašlaik tiek apsvērti trīs akumulatoru ķīmiskie reaģenti. Visticamākā situācija būs pēc pašreizējām litija niķeļa-kobalta alumīnija (NCA) un litija niķeļa-kobalta mangāna (NCM) baterijām (turpmāk tekstā NCX, kur x apzīmē alumīniju vai mangānu). Līdz 2030. gadam tas novedīs pie akumulatoru ķīmijas attīstības.

Paredzams, ka pozitīvo elektrodu materiālu kā litija jonu akumulatoru izmantos arvien vairāk nākotnes elektriskajos transportlīdzekļos. Lai gan tas ietekmēs elektrisko transportlīdzekļu degvielas ekonomiju un bezgalīgu nobraukumu nekā enerģija, LFP priekšrocības ir zemas ražošanas izmaksas, laba termiskā stabilitāte un ilgs kalpošanas laiks. Lai gan LFP akumulators pašlaik ir noderīgs komerciālajos transportlīdzekļos, piemēram, autobusos, to plaši izmanto arī vieglajos elektriskajos transportlīdzekļos, tostarp Teslas.

STEP programmā akumulatoru tirgus daļa un elektromobiļu akumulators gads līdz 2050. gadam. (A) NCX aina. (B) LFP aina.

(C) Li-S / antenas aina. LFP litija dzelzs fosfāta akumulators, NCM litija niķeļa-vatengāna akumulators, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 ir niķeļa, kobalta un mangāna attiecības. NCA litija niķeļa-kobalta alumīnija akumulators, grafīta (Si) grafīta anods satur daļēju silīciju, litija sulfīda akumulatoru, litija gaisa akumulatoru, TWH109KWH.

Kopš akumulatoru materiālu nepieciešamības un atjaunošanas zinātnieki ir novērtējuši pieprasījumu pēc elektrisko transportlīdzekļu (EV) akumulatoriem un norādīja, ka litija pieaugumu tikai nedaudz ietekmē akumulatoriem raksturīgās ķīmiskās sastāvdaļas, bet niķeļa un kobalta akumulatoru ķīmiskās sastāvdaļas vairāk ietekmē viņu vajadzības. No 2020. līdz 2050. gadam pieprasījums pēc litija jonu akumulatoriem turpinās pieaugt. Tādā veidā viņi prognozēja, ka uzkrātais litija pieprasījums no 2020. līdz 2050. gadam bija no 7.

3 miljoni tonnu un 18,3 miljoni tonnu, kobalta uzkrātais pieprasījums bija 3,5 miljoni tonnu līdz 1.

88 miljoni tonnu, un niķeļa uzkrātais pieprasījums bija 181 miljons. Tonnās līdz 889 miljoniem tonnu. Xu et al.

Blakus materiāliem, kas laika gaitā mainās nolietotajā akumulatorā, un apspriests, kā šos materiālus pārstrādāt, palīdz samazināt primāro materiālu ražošanu. Esošajai elektromobiļu akumulatoru komerciālai pārstrādes metodei ir divu veidu sausā un mitrā metode. Ugunsgrēka metode ietver visa akumulatora vai iepriekš apstrādāta akumulatora kausēšanu.

Mitrās metalurģijas pamatā ir skābes iegremdēšana un pēc tam akumulatora materiāla reģenerācija ar šķīdinātāja ekstrakcijas un nogulsnēšanas metodi. Slēgtā cikla cirkulācijā mitro metalurģisko apstrādi var veikt pēc ugunsdzēsības metodes apstrādes un sakausējuma pārvēršanas metāla sālī. Tiešās reģenerācijas metodes mērķis ir atgūt katoda materiālu, vienlaikus saglabājot tā ķīmisko struktūru, lai iegūtu ekonomiskas un vides priekšrocības, taču šī pieeja joprojām ir attīstības sākuma stadijā.

NCX, LFP un Li-S/Air Battery Solutions litija, niķeļa un kobalta akumulatoru materiāli plūst no 2020. līdz 2050. gadam. (A) Izejvielu pieprasījums. (B) Atkritumi no akumulatoru materiāliem.

STEP scenārijs — parastais politikas scenārijs, ilgtspējīgas attīstības scenārijs, miljons tonnu ilgtspējīgas attīstības scenārijs. Electric Automotive Outlook ir izstrādājis modeļus šādā veidā, Xu Chengjian, Bernhad Steve un viņa kolēģi izstrādāja, lai parādītu, kā litija, niķeļa un kobalta akumulatoru jauda ievērojami pieaugs, jo pat pirms 2025. gada elektromobiļi Pieprasījuma pieaugums var pārsniegt arī pašreizējo ražošanas ātrumu. Akumulatoru materiālus var piegādāt, nepārsniedzot esošo ražošanas jaudu, taču tie jāpalielina, lai apmierinātu citu nodaļu vajadzības.

Pārskats par piegādes riskiem var mainīties, atklājot jaunas rezerves. Pieprasījums pēc akumulatoru jaudas būs atkarīgs no tehniskiem faktoriem, piemēram, transportlīdzekļa konstrukcijas, svara un degvielas efektivitātes, kā arī autoparka mēroga un patērētāja līdz elektrisko transportlīdzekļu izmēram un diapazonam. Tiešā reģenerācija ir visekonomiskākā un videi draudzīgākā slēgtās ķēdes metode, jo tā var atgūt katoda materiālus bez kausēšanas un izskalošanās.

Veiksmīga pāreja uz elektromobili būs atkarīga no tā, vai tas spēs neatpalikt no nozares nepārtrauktās materiālu piegādes. Zinātniskais ilgtspējības novērtējums, tostarp ķīmisko vielu dzīves cikla novērtējums, vadīs akumulatoru ķīmisko vielu un izejvielu izvēli. Paredzamais globālais pieprasījums pasaulē ir arī platforma globālās ekonomiskās vides un elektrisko transportlīdzekļu un to akumulatoru sociālās ietekmes uzraudzībai.