در مقاله اخیر "طبیعت"، مقاله ای با عنوان "Tenyearslefttoredesignlithium ionbatteries" اشاره کرد که تکامل عملکرد باتری لیتیوم یون و قیمت کند است. اگر ما تحقیق بر روی مواد الکترود را بر اساس آهن، مس و دیگر مواد انجام ندهیم، توسعه وسیع خودروهای الکتریکی محدود خواهد بود.
اتومبیل های الکتریکی نیاز به باتری های قدرتمند، سبک وزن و مقرون به صرفه دارند. بهترین انتخاب باتری لیتیوم یونی تجاری است - آنها نسبتا جمع و جور و پایدار هستند اما هنوز هم بسیار بزرگ و گران هستند به طور گسترده ای استفاده می شود.
بیست سال، عملکرد باتری های لیتیوم یون قابل شارژ به طور پیوسته افزایش یافته است. اندازه ظرفیت از انرژی ذخیره شده در باطری در بیش از سه برابر، از 200 وات در هر لیتر (WH-1) به 700 وات (WH-1 افزایش یافته است ). هزینه پایین 30 برابر، کاهش یافته است به حدود 150 $ در هر کیلووات ساعت است، اما این هنوز هم بالاتر از 100 کیلووات ساعت به ازای هر دلار از اهداف قیمت تعیین شده توسط وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا برای وسایل نقلیه الکتریکی (50-100 کیلو وات ساعت) برای باتری به اندازه کافی قوی است، اما هنوز هم وزن آن در حدود 600 کیلوگرم، 500 لیتر فضای طول می کشد.
با استفاده از فناوری های سنتی نزدیک محدودیت اساسی، سرعت پیشرفت فن آوری در حال کند شدن میزان شارژ در ساختار بلوری فاصله از مواد الکترود را می توان ذخیره نزدیک به رشد بازار حداکثر نظری پیش بینی قیمت قابل توجهی کاهش می دهد - بازار بزرگ بوده است .
محققان هشدار داد که جایگزین باید در اسرع وقت کبالت، نیکل و دیگر فلزات یافت می شود، به منظور پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای باتری وسیله نقلیه الکتریکی، به دلیل کمبود آنها در حال هل دادن تا قیمت: در دو سال گذشته، کبالت، نیکل و دیگر نادر قیمت فلز به ازای هر کیلوگرم از 22 $ به ازای هر کیلوگرم چهار برابر، تا 81 $. از نظر تولید کنندگان قطع گوشه و کنار، نقض مقررات زیست محیطی و ایمنی، دانشمندان و مهندسان شده اند خواست توسعه ارزان، فلزات معمول، مانند آهن، مس، جایگزین بالقوه است.
محققان می گویند که باتری های لیتیوم یونی با حرکت یون های لیتیوم بین دو الکترود کار می کنند. جریان تخلیه یون از آند به کاتد انرژی را به ماشین می رساند. وقتی که باتری شارژ شود، یون های لیتیوم انباشته می شوند.
در باتری های تجاری امروز برای وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود، یون لیتیوم در کریستال تشکیل الکترود شکاف دقیقه (که کریستال کبیسه را الکترود نامیده می شود) ذخیره می شود. آند معمولا ساخته شده از گرافیت، کاتد از یک اکسید فلزی ساخته شده مواد برای الکترود، در فلزات گرانبها خاص، مانند کبالت و نیکل، هر دو کمیاب و گران قیمت است.
به نظر ما، جایگزین امیدوار کننده ترین است به استفاده از مواد تبدیل شده در الکترود مس، آهن، فلوراید، و یونهای لیتیوم با سیلیکون واکنش نشان می دهند. تبدیل فلزات واسطه در کاتد می تواند جای کاتد 6 برابر بیشتر از اتم های لیتیوم استاندارد این مواد بیشتر گسترش می یابد و می تواند بیشتر اتم های لیتیوم را نگه دارد.
در صورت عدم تغییر وجود دارد، تقاضا تولید در 20 سال تجاوز کند. ما انتظار داریم قیمت کبالت در 2030 افزایش می یابد، قیمت نیکل در 2037 و یا حتی پیش خواهد رفت.
تولید کنندگان خودرو و دولت پیش بینی کرد که تا سال 2025، خواهد 10000000-20000000 اتومبیل های برقی تولید یک سال اگر هر باتری خودرو نیاز به 10 کیلوگرم کبالت، 2025، خودرو الکتریکی نیاز به 10-20000000 تن کبالت در هر سال - - این جهان تولید بیشتر در حال حاضر نیز به همین ترتیب است، نیاز 40-80 تن نیکل در سال، حسابداری برای 20-40٪ از فلز امروز استفاده می شود که کامیون، اتوبوس، هواپیما و کشتی به سوئیچ به قدرت باتری، شما نیاز است. و قدرت بیشتر.
تا سال 2050، تولید 50 تا 80 میلیون وسیله نقلیه الکتریکی در سال نیاز به 500،000 تا 800،000 تن کبالت خواهد داشت. تا سال 2030، این به مراتب بیشتر از ظرفیت معدن فعلی است. به طور مشابه، تا سال 2050 تقاضا برای نیکل افزایش 2-3 بار. تا اواسط دهه 1930، کمبود نیکل واضح خواهد شد.
بازیافت می تواند عرضه دوباره پر کردن عمر باتری لیتیوم یون 15 نیست - 20 سال، سرب و اسید باتری 5 - 3 بار زندگی 7 سال از پالایشگاه ممکن است از کیفیت پایین از سنگ معدن استخراج می شود، به خصوص در مورد افزایش قیمت. اما هزینه های پردازش بالاتر فشار تا قیمت می باشد. هنگامی که عرضه به اوج خود رسید، ما تخمین می زنند که قیمت باتری وسیله نقلیه الکتریکی می تواند افزایش یابد بیش از $ 1،000. اگر شما استفاده از کاتد فلزی کمتر، 'اوج کبالت' می تواند چندین سال به تعویق افتاد. با این حال، استفاده از کبالت کمتر در ماده کاتد در حال توسعه است، تخریب سریع تر، نیاز به تعویض بیشتر.
