Em uma publicação recente, "Nature" (natureza), um artigo intitulado "apenas 10 anos de distância da bateria eletrônica de lítio Revolution" (tenyearslefttoredesignlithium-ionbatteries), disse A velocidade em que o desempenho da bateria de iões de lítio e evolução dos preços está a abrandar.
O desenvolvimento em larga escala dos veículos elétricos será limitado se a pesquisa nos materiais do elétrodo baseado em reservas ricas do ferro, do cobre e dos outros materiais não for aumentada. Os carros elétricos requerem baterias poderosas, de pouco peso, acessíveis. A melhor opção é a comercialização de baterias de iões de lítio-eles são relativamente compacto e estável.
Mas eles ainda são muito volumosos e caros para ser amplamente utilizado. Durante mais de 20 anos, o desempenho das baterias recarregáveis de iões de lítio melhorou firmemente. A capacidade do bloco da bateria é mais de três vezes vezes a quantidade de energia armazenada, de 200 watts por o litro (WH-1) a 700 Watts (WH-1). O custo caiu 30 vezes vezes, a aproximadamente $150 por kilowatt-hora. Mas isso é ainda mais elevado do que o $100 do departamento de energia dos e.u. por o alvo da acessibilidade do quilowatt-hora.
Para veículos elétricos (50-100 kWh), a bateria é forte o suficiente, mas ainda pesa cerca de 600 quilogramas, ocupando 500 litros de espaço. Como as tecnologias tradicionais abordam os limites básicos, o ritmo do progresso tecnológico está a abrandar. A quantidade de carga que pode ser armazenado na abertura entre a estrutura de cristal do material do elétrodo está perto do valor máximo teórico.
O crescimento de mercado esperado não reduzirá significativamente o preço-o mercado é já muito grande. Os pesquisadores avisam que as alternativas ao cobalto, níquel e outros metais raros devem ser encontrados o mais rapidamente possível para atender a crescente demanda por baterias de veículos elétricos, como a sua escassez está empurrando os preços: nos últimos dois anos, o preço do cobalto, níquel e outros metais preciosos quadruplicou, de $22 por quilograma a $81 um quilograma.
À medida que os fabricantes cortam cantos e violam as normas ambientais e de segurança, os cientistas e engenheiros são instados a desenvolver metais baratos e comuns, como o ferro e o cobre, como potenciais substitutos. Os pesquisadores dizem que as baterias de iões de lítio funcionam movendo íons de lítio entre dois eletrodos. A corrente da descarga do íon do ânodo ao cátodo fornece a potência ao carro.
Quando a bateria estiver carregada, o íon de lítio retornará. Nas baterias comerciais de hoje para veículos elétricos, os íons de lítio são armazenados em vazios minúsculos nos cristais que compõem os eletrodos (estes cristais são chamados de eletrodos intercalação). O ânodo é geralmente feito de grafite e o cátodo é feito de óxidos metálicos.
Os materiais usados para eletrodos, especialmente metais raros, como cobalto e níquel, são raros e caros. Em nossa opinião, a alternativa mais promissora é usar o material de conversão nos eletrodos. Cobre, ferro, flúor e silício reagem com íons de lítio. O metal da transição no cátodo da conversão pode prender 6 vezes vezes mais átomos do lítio do que o cátodo padrão.
Este material expande mais e pode acomodar mais átomos de lítio. Se não houver nenhuma mudança, a demanda excederá a produção em 20 anos.
Esperamos que o preço do cobalto a subir 2030 anos atrás, eo preço do níquel vai subir em 2037 ou mais cedo. Fabricantes e o governo esperam produzir 10 milhões a 20 milhões veículos elétricos um o ano por 2025. Se a bateria de cada carro precisar de 10 quilogramas de cobalto, em 2025, os veículos elétricos precisarão de 10,2 milhões toneladas de cobalto por ano – a maior parte da produção atual do mundo. Da mesma forma, 40,8 milhões toneladas de níquel são exigidas anualmente, contabilizando os 20-40% dos metais utilizados hoje.
Quando caminhões, ônibus, aviões e barcos mudar para a bateria, mais energia é necessária. Em 2050, vai levar 500.000 a 800.000 toneladas de cobalto para produzir 50 milhões para 80 milhões carros elétricos por ano. Por 2030, isso seria muito mais do que a capacidade de mineração atual. Da mesma forma, por 2050, a demanda por níquel vai aumentar em 2-3 vezes.
Em meados do século 30, a escassez de níquel será óbvia. Reciclagem não pode repor suprimentos. A vida da bateria do lítio-íon de 15-20 anos, é bateria acidificada ao chumbo 5-7 anos de vida 3 vezes vezes. As refinarias podem ser capazes de extrair minérios de má qualidade, especialmente no caso de preços mais elevados. Mas os custos de processamento mais elevados aumentarão os preços. Uma vez que os picos de abastecimento, estimamos que o preço das baterias EV poderia subir por mais de $1000. Se um cátodo é feito com menos metal, o "pico de cobalto" pode ser adiada por vários anos.
