Новости космоса и технологий. » Технологии » Будущий материальный спрос на автомобильные литиевые батареи

Будущий материальный спрос на автомобильные литиевые батареи

Опубликовал: Admin, 27-12-2020, 13:18, Технологии, 50, 0

Будущий материальный спрос на автомобильные литиевые батареи

По мере того, как мир переходит на электромобили, чтобы уменьшить изменение климата, важно количественно оценить будущие потребности в основных материалах для аккумуляторов. В новом отчете Чэнцзянь Сюй, Бернхард Штойбинг и группа исследователей из Лейденского университета, Нидерланды, и Аргоннской национальной лаборатории в США показали, как требования к батареям с преобладанием оксида лития, никеля, кобальта и марганца будут расти во многих отношениях между 2020–2050 годы. В результате цепочки поставок лития, кобальта и никеля потребуют значительного расширения и, вероятно, открытия дополнительных ресурсов. Тем не менее, существует большая неопределенность в отношении развития парка электромобилей и емкости аккумуляторов на автомобиль. В то время как рециркуляция с замкнутым циклом играет второстепенную, но все более важную роль в сокращении спроса на первичные материалы до 2050 года, исследователи должны внедрять передовые стратегии рециркуляции для экономичного восстановления материалов, пригодных для использования в батареях, из отработавших батарей. Эта работа опубликована Материалы Nature Communications .

Эволюция электромобилей (EV)

Электромобили (EV) имеют снижение воздействия на климат по сравнению с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Это преимущество привело к значительному увеличению спроса, где глобальный флот вырос на с нескольких тысяч всего десять лет назад до 75 миллионов в 2019 году. Однако средний мировой рынок автомобилей все еще ограничен, в то время как ожидается, что будущий рост затмит прошлый рост в абсолютных цифрах. Литий-ионные батареи (LIB) в настоящее время являются доминирующей технологией для электромобили , а типичные автомобильные LIB содержат литий, кобальт и никель на катоде, графит на аноде, а также алюминий и медь в других компонентах. Технология аккумуляторов в настоящее время развивается для новых и улучшенных химикатов . В этой работе Xu et al. изучили мировой спрос на материалы для легких электрических автомобиль батареи от лития, никеля и кобальта до графита и кремния и подключилиматериальные требования к текущим производственным мощностям и известные резервы для обсуждения ключевых факторов для улучшения аккумуляторов. Работа будет способствовать переходу на электромобили, давая представление о будущем аккумулятор материальный спрос, наряду с ключевыми факторами, его определяющими.

Рост парка электромобилей (ЭМ)

Команда спрогнозировала рост парка электромобилей на основе двух сценариев Международного энергетического агентства (МЭА) до 2030 года. Они включают заявленную политику (STEP) относительно существующей государственной политики и сценарий устойчивого развития (SD) совместимы с климатическими целями Парижского соглашения достижения 30-процентной доли мировых продаж электромобилей к 2030 году. В этом анализе Xu et al. продлил эти сценарии до 2050 года. Для выполнения сценария STEP к 2050 году будет требоваться емкость батареи примерно 6 ТВтч ежегодно. Требования к материалам будут зависеть от выбора химического состава батареи, используемой с тремя химическими составами батарей, рассматриваемыми в настоящее время.

Наиболее вероятный сценарий будет следовать текущей тенденции к широкому использованию литий-никель-кобальт-алюминиевых (NCA) и литий-никель-кобальт-марганцевых (NCM) батарей (в дальнейшем известных как NCX, в которых X означает алюминий или марганец ) . Это приведет к эволюция химического состава батарей к 2030 году. Ожидается, что в будущем фосфаты лития-железа (LFP), которые могут составлять катодный материал литий-ионных аккумуляторов, будут все шире использоваться для электромобилей. Хотя их более низкая удельная энергия может повлиять на экономию топлива и дальность действия электромобилей, LFP имеют преимущество из-за более низких производственных затрат, лучшей термической стабильности и более длительный жизненный цикл . Хотя в настоящее время аккумуляторы LFP широко используются в коммерческих транспортных средствах, таких как автобусы, существуют также перспективы их широкого использования в легких электромобилях, включая Teslas .

Потребность в материалах для аккумуляторов и возможности их вторичного использования

Затем ученые оценили мировой спрос на аккумуляторы для электромобилей и отметили, что растущий спрос на литий лишь незначительно зависит от химического состава аккумулятора, в то время как конкретный химический состав никеля и кобальта оказывает более сильное влияние на их спрос. . Команда также прогнозировала повышенный спрос на литий-ионные батареи , за которым следует спрос на никель с 2020 по 2050 год. Таким образом, они предсказали совокупный спрос с 2020 по 2050 год в диапазоне от 73 до 183 миллиона тонн (Мт) для Li, 35–168 Мт для Co и 181–889 Mt для Ni.

Xu et al. затем показал материалы, присутствующие в батареях с истекшим сроком службы, и обсудил, как их восстановление поможет снизить производство первичного материала . Существующие коммерческие методы утилизации аккумуляторов электромобилей включают пирометаллургическая и гидрометаллургическая обработка . Пирометаллургическая переработка включает плавку целых батарей или их компонентов после предварительной обработки.Гидрометаллургическая переработка основана на кислотном выщелачивании и последующем извлечении аккумуляторных материалов методами экстракции растворителем и осаждения. При рециркуляции в замкнутом цикле за пирометаллургической обработкой может следовать гидрометаллургическая обработка для преобразования сплава в соли металлов. Прямая переработка направлена ​​на восстановление катодных материалов при сохранении их химической структуры для экономических и экологических преимуществ, однако этот метод все еще находится на начальной стадии разработки.

Перспективы электромобилей (EV)

Таким образом, Chengjian Xu, Bernhard Steubing и его коллеги разработали модели, чтобы показать, как мощность производства аккумуляторов для лития, никеля и кобальта должна будет значительно возрасти, поскольку спрос на электромобили может превысить текущие темпы производства даже до 2025 года. Материалы для аккумуляторов могут быть поставлены. без превышения существующих производственных мощностей, хотя поставки придется увеличить до удовлетворить потребности других секторов . Указанные риски предложения могут измениться с потенциалом открытие новых запасов . Спрос на емкость аккумуляторных батарей будет зависеть от технических факторов, таких как конструкция транспортного средства, вес и топливная эффективность, а также от размера парка и выбора потребителей в отношении размера и диапазона электромобилей.

Метод прямой рециркуляции является наиболее экономичным и экологически безопасным процессом рециклинга с обратной связью, поскольку он позволяет извлекать катодные материалы без процессов плавки и выщелачивания. Успешный переход на электромобили будет зависеть от стабильных поставок материалов, способных не отставать от роста отрасли. Научные оценки устойчивости, включая оценки жизненного цикла химикатов, будут определять выбор альтернативных химикатов батарей и сырья. Глобальные потребности, прогнозируемые в этой работе, также обеспечивают платформу для мониторинга глобального экономического воздействия на окружающую среду и социальную сферу электромобилей и их аккумуляторов.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии