最近の出版物では、「自然」 (自然)、「リチウム電子電池革命からわずか10年離れた」と題した記事 (tenyearslefttoredesignlithium ・ ionbatteries) は、 リチウムイオン電池の性能と価格の進化が減速している速度。 鉄や銅などの豊富な埋蔵量を基にした電極材料の研究が増えない場合、電気自動車の大規模開発は限定的となる。
電気自動車は、軽量、手頃な価格のバッテリーを必要とします。 最もよい選択はリチウムイオン電池を商業化することである-それらは比較的密集して、安定している。 しかし、彼らはあまりにもかさばるし、広く使用される高価です。
20年以上にわたり、充電式リチウムイオン電池の性能は着実に向上しています。 バッテリーパックの容量は、1リットルあたり200ワット (wh-1) から700ワット (wh-1) に、保存されたエネルギーの3倍以上の倍の量です。 コストは、キロワット時あたり約 $150 に、30回の時間を落とした。 しかし、それはまだ $100 キロワット時の手頃な価格のターゲットあたりのエネルギーの米国部門よりも高いです。 電気自動車 (50-100 kwh) の場合、バッテリーは十分に強いですが、それでも約600キロ、スペースの500リットルを占有重量を量る。
従来の技術は、基本的な限界に近づくにつれて、技術の進歩のペースが鈍化している。 電極材料の結晶構造との隙間に格納できる電荷量は、理論的な最大値に近い。 予想される市場の成長が大幅に価格を削減することはありません-市場はすでに非常に大きいです。
コバルトに代わることを警告する研究者は、ニッケルおよび他のレアメタルは、その希少性が価格を押し上げているように、電気自動車のバッテリーの需要の高まりを満たすためにできるだけ早く発見される必要があります: 過去2年間で、コバルト、ニッケル、その他の貴金属の価格は、$22 キログラムあたりから $81 キログラムに、四倍に メーカーは、コーナーをカットし、環境と安全規制に違反するように、科学者やエンジニアが潜在的な代替として、鉄や銅などの安価な、共通の金属を、開発するように迫られている。
研究者はリチウムイオン電池は2つの電極間のリチウムイオンを移動することによって働くと言う。 アノードからカソードへのイオン放電電流は、車に電力を供給します。 バッテリーが充電されると、リチウムイオンが戻ります。
電気自動車用の今日の商用電池では、リチウムイオンは、電極を構成する結晶の小さな空隙に格納されている (これらの結晶は、インターカレーション電極と呼ばれています)。 陽極は通常グラファイトから成っている陰極は金属酸化物から成っている。 電極、特にコバルトやニッケルなどのレアメタルに使用される材料は、希少で高価です。
私たちの見解では、最も有望な選択肢は、電極内の変換材料を使用することです。 銅、鉄、フッ化物、シリコンはリチウムイオンと反応します。 変換陰極の遷移金属は、標準陰極よりも6倍以上のリチウム原子を保持することができます。 この材料はより多くを拡大し、より多くのリチウム原子を収容できる。
変化がなければ20年で需要が生産を上回る。 我々は、コバルトの価格は2030年前に上昇することを期待し、ニッケルの価格は2037またはそれ以前に上昇します。
自動車メーカーと政府は2025によって年に2000万電気自動車1000万を生産することを期待しています。 各車のバッテリーは、コバルトの10キログラムが必要な場合は、2025で、電気自動車は、コバルトの年間1020万トン-世界の現在の生産の大部分が必要になります。 同様に、ニッケルの4080万トンは、今日使用される金属の 20-40% を占めて、毎年必要とされています。 トラック、バス、飛行機、ボートがバッテリ電源に切り替わると、より多くの電力が必要になります。
2050によって、それは1年あたり8000万電気自動車5000万を作り出すためにコバルトの80万トンに50万を取る。 2030によって、これは現在の採掘能力よりはるかに多いだろう。 同様に、2050によって、ニッケルの需要は2-3 倍に増加します。 30世紀の半ばまでに、ニッケルの不足は明らかになります。
リサイクルは供給を補充できない。 15-20 年のリチウムイオン電池寿命は、鉛蓄電池であり、5-7 年の寿命は3倍。 製油所は、特に高価格の場合には、低品質の鉱石を抽出することができる場合があります。 しかし、高い処理コストが高い価格をプッシュします。 供給がピークになると、EV バッテリーの価格が $1000 以上上昇する可能性があると試算した。 陰極が少ない金属で作られている場合、' コバルトピーク ' は数年間遅れることがあります。 しかし、コバルトの少ないカソード材料は開発され、より速く劣化し、より頻繁に交換する必要があります。
