En el artículo recientemente publicado en la revista "Nature" (Naturaleza), un artículo titulado "Revolución de la batería de iones de litio se han reducido 10 años" (Tenyearslefttoredesignlithium-ionbatteries) señalaron que el rendimiento de la batería de iones de litio y la evolución de los precios se está desacelerando Si no se aumenta el estudio de los materiales de los electrodos sobre la base de abundantes reservas de hierro, cobre y otros materiales, el desarrollo a gran escala de los vehículos eléctricos será limitado.
Los coches eléctricos necesitan baterías potentes, ligeros y asequibles son la mejor opción para la comercialización de baterías de iones de litio - son relativamente compacta y estable, pero todavía son demasiado engorroso y costoso, no se utiliza ampliamente.
Veinte años, el rendimiento de las baterías recargables de iones de litio se ha incrementado de manera constante. Tamaño de la capacidad de la energía almacenada en la batería se ha más que triplicado, de 200 vatios por litro (Q-1) se incrementó a 700 vatios (WH-1 El costo se ha reducido en 30 veces a alrededor de $ 150 por kWh, pero todavía está por encima del objetivo de asequibilidad de US $ 100 por kWh. Para vehículos eléctricos (50-100 kWh) La batería es lo suficientemente fuerte, pero aún pesa alrededor de 600 kilogramos y ocupa 500 litros de espacio.
Con la tecnología tradicional se aproxima a los límites fundamentales, el ritmo del progreso tecnológico se está desacelerando la cantidad de carga en la estructura cristalina brecha del material de electrodo se pueden almacenar cerca del crecimiento del mercado teórico máximo esperado no reducirá significativamente los precios - el mercado ha sido grande .
Los investigadores han advertido que el cobalto, el níquel y otros substitutos de metales raros deben encontrarse tan pronto como sea posible para satisfacer la creciente demanda de baterías de vehículos eléctricos, ya que su escasez está haciendo subir los precios: en los últimos dos años, cobalto, níquel y otras razas El precio del metal se ha cuadruplicado de $ 22 por kilogramo a $ 81 por kilogramo. Se insta a los científicos e ingenieros a desarrollar metales comunes y baratos como el hierro y el cobre, ya que los fabricantes cortan las esquinas y violan las normas ambientales y de seguridad. Alternativas potenciales
Los investigadores dicen que las baterías de iones de litio funcionan moviendo iones de litio entre los dos electrodos.La corriente de descarga de iones entre el ánodo y el cátodo proporciona energía al automóvil. Cuando la batería está cargada, los iones de litio se volverán a concentrar.
En las baterías comerciales actuales para vehículos eléctricos, los iones de litio se mantienen en pequeños vacíos en los cristales que forman los electrodos (estos cristales se llaman electrodos intercalados). El ánodo generalmente está hecho de grafito y el cátodo está hecho de óxido de metal. Los materiales utilizados en los electrodos, especialmente los metales raros como el cobalto y el níquel, son raros y caros.
En nuestra opinión, la alternativa más prometedora es usar un material de conversión en el electrodo. El cobre, el hierro, el flúor y el silicio reaccionan con los iones de litio. El metal de transición en el cátodo de conversión puede contener 6 veces más átomos de litio que el cátodo estándar. Este material se expande más y puede contener más átomos de litio.
Si no hay cambios, la demanda excederá la producción en 20 años. Esperamos que el precio del cobalto aumente en 2030, y el precio del níquel aumentará en 2037 o antes.
Los fabricantes de automóviles y el gobierno esperan producir de 10 a 20 millones de vehículos eléctricos al año para el año 2025. Si cada batería de automóvil requiere 10 kg de cobalto, para 2025, los autos eléctricos necesitan 100,000-200,000 toneladas de cobalto por año. - Esta es la mayor parte de la producción actual del mundo. De manera similar, se necesitan 400,000-800,000 toneladas de níquel cada año, que representan el 20-40% de los metales usados en la actualidad. Cuando los camiones, autobuses, aviones y barcos se cambian a energía de la batería, necesitan más Más electricidad
Para 2050, la producción de 50 millones a 80 millones de vehículos eléctricos por año requerirá de 500,000 a 800,000 toneladas de cobalto. Para 2030, esto excederá la capacidad minera actual. De manera similar, para el 2050, la demanda de níquel será Aumente 2-3 veces. A mediados de la década de 1930, la escasez de níquel será obvia.
El reciclaje no puede reponer los suministros de iones de litio vida de la batería de 15 - 20 años, de plomo-ácido de la batería 5 - 3 veces la vida de 7 años de los refinadores puede ser de mala calidad de mineral extraído, especialmente en el caso de aumentos de precios. pero los mayores costos de procesamiento empujan hacia arriba el precio. Una vez que la alimentación alcanzó su punto máximo, se estima que el precio de las baterías de los vehículos eléctricos podría elevarse a más de $ 1.000. Si utiliza menos cátodo de metal, 'cobalto pico' podría retrasarse varios años. Sin embargo, utilizar menos cobalto en el material del cátodo se está desarrollando, la degradación más rápida, tendrá que ser reemplazado con más frecuencia.
