Uchambuzi kuu wa teknolojia ya kurejesha betri kwenye maendeleo ya gari la umeme

Mwandishi:Iflowpower- Muuzaji wa Kituo cha Umeme kinachobebeka

Ulimwengu unapogeukia magari ya umeme ili kupunguza mabadiliko ya hali ya hewa, kuhesabu mahitaji ya siku zijazo ya nyenzo muhimu za betri ni muhimu. Katika ripoti mpya, CHENGJIANXU, Bernhardsteubing na timu ya utafiti katika Chuo Kikuu cha Leiden cha Uholanzi na Maabara ya Kitaifa ya Agong ya Merika yanaonyesha mahitaji ya oksidi za lithiamu, nikeli, kobalti na manganese mnamo 2020 hadi 2050. Itaongeza sababu nyingi.

Kwa hivyo, mahitaji ya mnyororo wa ugavi wa lithiamu, kobalti na nikeli hupanuka, na huenda ikahitaji kuchunguza rasilimali zaidi. Hata hivyo, kuhusiana na maendeleo ya meli ya umeme na uwezo wa betri ya kila gari, kutokuwa na uhakika ni kubwa sana. Kabla ya mwaka wa 2050, urejelezaji wa kitanzi-funge ulikuwa na jukumu la pili lakini lililozidi kuwa muhimu katika kupunguza mahitaji ya malighafi, na watafiti lazima wachunguze mikakati ya hali ya juu ya kuchakata, na kuchakata kiuchumi nyenzo za kiwango cha betri kutoka kwa seli zilizoondolewa.

Kazi hii sasa imechapishwa katika "Nyenzo za Mawasiliano Asilia". Maendeleo ya magari ya umeme ni ndogo kuliko athari za magari ya umeme (EV) kwenye hali ya hewa ikilinganishwa na magari yenye injini za mwako ndani. Faida hii husababisha ongezeko kubwa la mahitaji, na meli ya kimataifa inakua kutoka maelfu ya maelfu ya meli hadi 7.

meli milioni 5 mwaka 2019. Walakini, soko la wastani la magari ulimwenguni bado ni mdogo, na ukuaji wa siku zijazo unatarajiwa kufanya ongezeko kabisa hapo awali. Betri ya lithiamu-ion (libs) ni teknolojia ya kawaida ya magari ya umeme, betri za kawaida za lithiamu-ioni za magari ziko katika lithiamu, cobalt na nickel, anode ina grafiti, na vipengele vingine vina alumini na shaba.

Teknolojia ya betri kwa sasa inaelekea kwenye mwelekeo mpya na ulioboreshwa wa kemikali. Katika kazi hii, XU et al. Ilisoma mahitaji ya nyenzo ya betri ya gari nyepesi ya kimataifa ya gari la umeme, kutoka kwa lithiamu, nikeli, cobalt hadi grafiti na silicon, na kuunganisha mahitaji ya nyenzo na uwezo endelevu wa uzalishaji na akiba inayojulikana ili kujadili betri zilizoboreshwa.

Jambo kuu. Kazi hii itasaidia kubadilisha gari la umeme kwa kutoa maarifa kuhusu nyenzo za betri za siku zijazo na vipengele muhimu vinavyoendesha mahitaji ya nyenzo za betri. Utabiri wa maendeleo ya hisa ya magari ya umeme duniani 2050.

Gari safi la umeme, gari la mseto la mseto, mpango wa STEP, hali ya sera ya kitaifa, hali ya maendeleo endelevu. Timu ya Magari ya Umeme (EV) iliongeza ukuaji wa meli za magari ya umeme kulingana na kesi mbili za Nishati ya Kimataifa (IEA) hadi 2030. Hizi ni pamoja na sera zilizoanzishwa zinazohusiana na sera zilizopo za serikali na matukio ya maendeleo endelevu (SD) yanayolingana na lengo la hali ya hewa la "Mkataba wa Paris", yaani, magari ya umeme ya 2030, mauzo ya kimataifa yalifikia 30%.

Katika uchambuzi huu, XU et al. Ongeza matukio haya hadi 2050. Ili kukidhi suluhisho la STEP, kufikia 2050, takriban uwezo wa betri wa 6THH unahitajika kila mwaka.

Mahitaji ya nyenzo yatategemea uchaguzi wa vitendanishi vya kemikali ya betri, na vitendanishi vitatu vya kemikali vya betri vinazingatiwa kwa sasa. Hali inayowezekana zaidi itafuata alumini ya sasa ya lithiamu nikeli-cobalt (NCA) na betri za lithiamu nikeli-cobalt manganese (NCM) (hapa inajulikana kama NCX, ambapo x inawakilisha alumini au manganese). Kufikia 2030, hii itasababisha maendeleo ya kemia ya betri.

Kama nyenzo ya elektrodi chanya ya betri ya ioni ya lithiamu inatarajiwa kupata matumizi zaidi na zaidi katika magari ya siku zijazo ya umeme. Ingawa itaathiri uchumi wa mafuta na maili isiyoisha ya magari ya umeme kuliko nishati, LFPs ina faida za gharama ya chini ya uzalishaji, utulivu mzuri wa mafuta na maisha marefu. Ingawa betri ya LFP kwa sasa ni muhimu katika magari ya kibiashara kama vile basi, pia kuna matumizi mapana katika magari mepesi ya umeme ikiwa ni pamoja na Teslas.

Katika mpango wa STEP, sehemu ya soko la betri na mwaka wa betri ya gari la umeme kabla ya 2050. (A) eneo la NCX. (B) Eneo la LFP.

(C) Li-S / eneo la anga. Betri ya fosfeti ya chuma ya LFP, betri ya NCM lithiamu nikeli-watenganese, NCM111, NCM 523, NCM622, NCM811, NCM 955 inawakilisha uwiano wa nikeli, kobalti, manganese. Betri ya alumini ya lithiamu ya nikeli-cobalt, grafiti (Si) anodi ya grafiti ina silicon kiasi, betri ya salfidi ya lithiamu, betri ya hewa ya lithiamu, TWH109KHH.

Kwa kuwa nyenzo za betri zinahitaji na urejeshaji, wanasayansi wamekagua mahitaji ya betri za magari ya umeme (EV), na kusema kwamba ukuaji wa lithiamu huathiriwa kidogo tu na vipengele vya kemikali maalum vya betri, na vipengele vya kemikali vya nikeli na cobalt - Ushawishi zaidi juu ya mahitaji yao. Kuanzia 2020 hadi 2050, mahitaji ya betri za lithiamu-ioni huongezeka zaidi. Kwa njia hii, walitabiri kuwa mahitaji ya kusanyiko ya lithiamu kutoka 2020 hadi 2050 yalikuwa kati ya 7.

Tani milioni 3 na tani milioni 18.3, mahitaji ya kusanyiko ya cobalt yalikuwa tani milioni 3.5 hadi 1.

tani milioni 88, na mahitaji ya nikeli yaliyokusanywa yalikuwa milioni 181. Tonnest hadi tani milioni 889. Xu na wenzake.

Karibu na nyenzo zinazobadilika kwa muda kwenye betri iliyopotea na kujadili jinsi ya kuchakata nyenzo hizi husaidia kupunguza uzalishaji wa nyenzo za msingi. Mbinu iliyopo ya kuchakata betri ya gari la umeme ina aina mbili za mbinu kavu na mvua. Mbinu ya kuzima moto inajumuisha kuyeyusha betri nzima au pakiti ya betri iliyotibiwa mapema.

Madini yenye unyevunyevu hutokana na kuzamishwa kwa asidi na kisha kurejesha nyenzo za betri kwa uchimbaji wa kutengenezea na njia ya unyeshaji. Katika mzunguko wa kitanzi kilichofungwa, matibabu ya mvua ya metallurgiska yanaweza kufanywa baada ya kutibiwa kwa njia ya moto, na alloy inabadilishwa kuwa chumvi ya chuma. Madhumuni ya njia ya kurejesha moja kwa moja ni kurejesha nyenzo za cathode wakati wa kudumisha muundo wake wa kemikali ili kupata faida za kiuchumi na mazingira, lakini njia hii bado iko katika hatua ya awali ya maendeleo.

Katika NCX, LFP na Li-S / Air Betri Solutions, lithiamu, nikeli na vifaa vya betri ya cobalt hutiririka kutoka 2020 hadi 2050. (A) Mahitaji ya malighafi. (B) Taka vifaa vya betri.

Hali ya HATUA - Hali ya Sera ya Kawaida, Hali ya Maendeleo Endelevu, Tani Milioni ya Mazingira ya Maendeleo Endelevu. Mtazamo wa Magari ya Umeme umetengeneza mifano kwa njia hii, Xu Chengjian, Bernhad Steve na wenzake waliendeleza ili kuonyesha jinsi uwezo wa betri wa lithiamu, nikeli na cobalt utakua kwa kiasi kikubwa, kwa sababu hata kabla ya 2025, ukuaji wa mahitaji ya magari ya umeme unaweza pia kuzidi kasi ya sasa ya uzalishaji. Nyenzo za betri zinaweza kutolewa bila kuzidi uwezo uliopo wa uzalishaji, lakini lazima ziongezwe ili kukidhi mahitaji ya idara zingine.

Muhtasari wa hatari za usambazaji unaweza kubadilika na ugunduzi wa hifadhi mpya. Mahitaji ya uwezo wa betri yatategemea vipengele vya kiufundi, kama vile muundo wa gari, uzito na ufanisi wa mafuta, pamoja na ukubwa wa kipimo cha meli na watumiaji kwa ukubwa na aina mbalimbali za magari ya umeme. Urejeshaji wa moja kwa moja ni njia ya kiuchumi na rafiki wa mazingira ya kitanzi kilichofungwa, kwa sababu inaweza kurejesha vifaa vya cathode bila kuyeyusha na leaching.

Mpito wa mafanikio kwa gari la umeme itategemea ikiwa inaweza kuendelea na usambazaji wa nyenzo unaoendelea wa tasnia. Tathmini ya uendelevu wa kisayansi, ikijumuisha tathmini ya mzunguko wa maisha wa dutu za kemikali, itaongoza uchaguzi wa kemikali za betri na malighafi. Mahitaji ya kimataifa yanayotarajiwa mahitaji ya kimataifa pia ni jukwaa la ufuatiliaji wa mazingira ya kiuchumi ya kimataifa na athari za kijamii za magari ya umeme na betri zao.