Εκτός από τα τεχνικά πλεονεκτήματα ορισμένων υλικών, η κίνηση προς νέα υλικά μπαταριών αναδύεται καθώς αντιμετωπίζεται το δίλημμα πόση εξαγωγή θα απαιτηθεί για να επιτευχθεί η καθαρή μετάβαση
Οι βελτιώσεις στην ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων (EV) προήλθαν από τις εξελίξεις στις καθόδους την τελευταία δεκαετία, γράφει το Bloomberg Hyperdrive.
Τα επόμενα μεγάλα κέρδη σε απόδοση και κόστος αναμένεται να προέλθουν από τις αναδυόμενες τεχνολογίες σε άλλα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων των ανοδίων επόμενης γενιάς, των μπαταριών στερεάς κατάστασης και των στοιχείων ιόντων νατρίου.
Το δίλημμα στην εξέλιξη των μπαταριών
Εκτός από τα τεχνικά πλεονεκτήματα ορισμένων υλικών, τα οποία περιλαμβάνουν την παροχή μεγαλύτερης εμβέλειας και ταχύτερες δυνατότητες φόρτισης - με χαμηλότερο κόστος - η κίνηση προς νέα υλικά μπαταριών αναδύεται καθώς εταιρείες και χώρες αντιμετωπίζουν την πραγματικότητα του πόση εξαγωγή υλικών θα απαιτηθεί για να επιτευχθεί η καθαρή μετάβαση.
Η ιστορία της καινοτομίας καθόδου μας λέει ότι είναι δυνατή η απομάκρυνση από υλικά που έχουν πιο ευάλωτες αλυσίδες εφοδιασμού και στην πραγματικότητα, επέτρεψε τη μετάβαση σε χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και προς χημικές ουσίες με υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο.
Ο ρυθμός με τον οποίο υιοθετούνται άλλες αναδυόμενες τεχνολογικές καινοτομίες θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη ζήτηση βασικών πρώτων υλών όπως ο γραφίτης και το λίθιο.
Τα συστατικά των μπαταριών
Στην τελευταία του επισκόπηση της προοπτικής των ηλεκτρικών οχημάτων, το BloombergNEF έγραψε τις προβλέψεις του για τη χημεία των μπαταριών, οι οποίες περιλαμβάνουν πλέον μπαταρίες ιόντων νατρίου που αντιπροσωπεύουν το 3% της ζήτησης μπαταριών στην αγορά επιβατικών αυτοκινήτων το 2035 και το 30% της ζήτησης μπαταριών στην κατηγορία των δικύκλων και των τρίτροχων.
Αυτές οι μπαταρίες ιόντων νατρίου, που δεν χρησιμοποιούν λίθιο, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εκτόνωση έως και 7% της ζήτησης λιθίου το 2035.
Αν και αυτό το ποσοστό φαίνεται μικρό, αντιστοιχεί σε περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής ζήτησης λιθίου πέρυσι.
Η βιασύνη για την εξασφάλιση πόρων λιθίου στη Νότια Αμερική και την Αφρική μόλις αρχίζει, και κάθε τεχνολογία που μπορεί να βοηθήσει στην αντιστάθμιση ή να μετριάσει μέρος της ζήτησης θα είναι ευνοϊκή όταν (όχι εάν) υπάρχουν περιορισμοί της προσφοράς.
Σε ένα ακόμη πιο επιθετικό σενάριο, όπου μπαταρίες ιόντων νατρίου χρησιμοποιούνται σε όλα τα μικρά οχήματα, η μετατόπιση λιθίου φτάνει στο 37% έως το 2035.
Αυτό μπορεί να απαιτείται εάν η προσφορά λιθίου δεν μπορεί να καλύψει τη σημαντική αύξηση της ζήτησης, ειδικά εάν η οι μπαταρίες αυξάνονται με τη χρήση ανοδίων λιθίου-μετάλλου που ενεργοποιούνται μέσω ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης.
Ωστόσο, αυτό το σενάριο θα απαιτούσε ταχεία επέκταση της εφοδιαστικής αλυσίδας και της παραγωγής, με τα κύτταρα ιόντων νατρίου το 2035 να είναι υπερδιπλάσια του όγκου των ιόντων λιθίου το 2023, μια κλίμακα που χρειάστηκε δεκαετίες για να επιτευχθεί.
Η πλευρά της ανόδου
Από την πλευρά της ανόδου, η BNEF αναμένει ότι τεχνολογίες που βασίζονται σε πυρίτιο, λίθιο και σκληρό άνθρακα θα αρχίσουν να εισέρχονται στην αγορά μπαταριών αυτή τη δεκαετία και εκτιμά ότι θα μπορούσαν να εκτοπίσουν το 46% της ζήτησης γραφίτη το 2035 σε σύγκριση με ένα σενάριο στο οποίο η αγορά δεν αλλάζει μακριά από γραφίτη.
Τα υλικά ανόδου με βάση το πυρίτιο μπορούν να έχουν εντυπωσιακή ειδική χωρητικότητα έως και 4.000 milliampere-hours ανά γραμμάριο, πάνω από 10 φορές υψηλότερη από τον φυσικό και τον τεχνητό γραφίτη.
Οι προκλήσεις που σχετίζονται με το πυρίτιο, όπως οι ογκομετρικές αλλαγές κατά τη διάρκεια της ανακύκλωσης, αντιμετωπίζονται με τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και την προσθήκη αγώγιμων υλικών και επεξεργασίες πριν από τη λιθίωση.
Ο άλλος συναρπαστικός υποψήφιος για τις ανόδους είναι το λίθιο, το οποίο έχει υψηλότερη, θεωρητικά, ειδική χωρητικότητα από ό,τι οι άνοδοι με βάση το πυρίτιο και ο γραφίτης.
Αυτές οι άνοδοι, οι οποίες πρέπει να συνδυαστούν με πιο προηγμένους ηλεκτρολύτες, όπως υβριδικούς ή ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης, θα πρόσθεταν στο δίλημμα της προσφοράς λιθίου, καθώς θα δημιουργούσαν μεγαλύτερη ζήτηση
Οι άνοδοι λιθίου θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν το 22% του μίγματος χημείας ανόδου για ηλεκτρικά οχήματα έως το 2035, με βάση την ανάλυση του BloombergNEF και θα αντιπροσώπευε περίπου το ένα τέταρτο της συνολικής ζήτησης λιθίου εκείνο το έτος.
www.worldenergynews.gr
Τα επόμενα μεγάλα κέρδη σε απόδοση και κόστος αναμένεται να προέλθουν από τις αναδυόμενες τεχνολογίες σε άλλα εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων των ανοδίων επόμενης γενιάς, των μπαταριών στερεάς κατάστασης και των στοιχείων ιόντων νατρίου.
Το δίλημμα στην εξέλιξη των μπαταριών
Εκτός από τα τεχνικά πλεονεκτήματα ορισμένων υλικών, τα οποία περιλαμβάνουν την παροχή μεγαλύτερης εμβέλειας και ταχύτερες δυνατότητες φόρτισης - με χαμηλότερο κόστος - η κίνηση προς νέα υλικά μπαταριών αναδύεται καθώς εταιρείες και χώρες αντιμετωπίζουν την πραγματικότητα του πόση εξαγωγή υλικών θα απαιτηθεί για να επιτευχθεί η καθαρή μετάβαση.
Η ιστορία της καινοτομίας καθόδου μας λέει ότι είναι δυνατή η απομάκρυνση από υλικά που έχουν πιο ευάλωτες αλυσίδες εφοδιασμού και στην πραγματικότητα, επέτρεψε τη μετάβαση σε χαμηλότερη περιεκτικότητα σε κοβάλτιο και προς χημικές ουσίες με υψηλότερη περιεκτικότητα σε νικέλιο.
Ο ρυθμός με τον οποίο υιοθετούνται άλλες αναδυόμενες τεχνολογικές καινοτομίες θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στη ζήτηση βασικών πρώτων υλών όπως ο γραφίτης και το λίθιο.
Τα συστατικά των μπαταριών
Στην τελευταία του επισκόπηση της προοπτικής των ηλεκτρικών οχημάτων, το BloombergNEF έγραψε τις προβλέψεις του για τη χημεία των μπαταριών, οι οποίες περιλαμβάνουν πλέον μπαταρίες ιόντων νατρίου που αντιπροσωπεύουν το 3% της ζήτησης μπαταριών στην αγορά επιβατικών αυτοκινήτων το 2035 και το 30% της ζήτησης μπαταριών στην κατηγορία των δικύκλων και των τρίτροχων.
Αυτές οι μπαταρίες ιόντων νατρίου, που δεν χρησιμοποιούν λίθιο, θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εκτόνωση έως και 7% της ζήτησης λιθίου το 2035.
Αν και αυτό το ποσοστό φαίνεται μικρό, αντιστοιχεί σε περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής ζήτησης λιθίου πέρυσι.
Η βιασύνη για την εξασφάλιση πόρων λιθίου στη Νότια Αμερική και την Αφρική μόλις αρχίζει, και κάθε τεχνολογία που μπορεί να βοηθήσει στην αντιστάθμιση ή να μετριάσει μέρος της ζήτησης θα είναι ευνοϊκή όταν (όχι εάν) υπάρχουν περιορισμοί της προσφοράς.
Σε ένα ακόμη πιο επιθετικό σενάριο, όπου μπαταρίες ιόντων νατρίου χρησιμοποιούνται σε όλα τα μικρά οχήματα, η μετατόπιση λιθίου φτάνει στο 37% έως το 2035.
Αυτό μπορεί να απαιτείται εάν η προσφορά λιθίου δεν μπορεί να καλύψει τη σημαντική αύξηση της ζήτησης, ειδικά εάν η οι μπαταρίες αυξάνονται με τη χρήση ανοδίων λιθίου-μετάλλου που ενεργοποιούνται μέσω ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης.
Ωστόσο, αυτό το σενάριο θα απαιτούσε ταχεία επέκταση της εφοδιαστικής αλυσίδας και της παραγωγής, με τα κύτταρα ιόντων νατρίου το 2035 να είναι υπερδιπλάσια του όγκου των ιόντων λιθίου το 2023, μια κλίμακα που χρειάστηκε δεκαετίες για να επιτευχθεί.
Η πλευρά της ανόδου
Από την πλευρά της ανόδου, η BNEF αναμένει ότι τεχνολογίες που βασίζονται σε πυρίτιο, λίθιο και σκληρό άνθρακα θα αρχίσουν να εισέρχονται στην αγορά μπαταριών αυτή τη δεκαετία και εκτιμά ότι θα μπορούσαν να εκτοπίσουν το 46% της ζήτησης γραφίτη το 2035 σε σύγκριση με ένα σενάριο στο οποίο η αγορά δεν αλλάζει μακριά από γραφίτη.
Τα υλικά ανόδου με βάση το πυρίτιο μπορούν να έχουν εντυπωσιακή ειδική χωρητικότητα έως και 4.000 milliampere-hours ανά γραμμάριο, πάνω από 10 φορές υψηλότερη από τον φυσικό και τον τεχνητό γραφίτη.
Οι προκλήσεις που σχετίζονται με το πυρίτιο, όπως οι ογκομετρικές αλλαγές κατά τη διάρκεια της ανακύκλωσης, αντιμετωπίζονται με τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και την προσθήκη αγώγιμων υλικών και επεξεργασίες πριν από τη λιθίωση.
Ο άλλος συναρπαστικός υποψήφιος για τις ανόδους είναι το λίθιο, το οποίο έχει υψηλότερη, θεωρητικά, ειδική χωρητικότητα από ό,τι οι άνοδοι με βάση το πυρίτιο και ο γραφίτης.
Αυτές οι άνοδοι, οι οποίες πρέπει να συνδυαστούν με πιο προηγμένους ηλεκτρολύτες, όπως υβριδικούς ή ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης, θα πρόσθεταν στο δίλημμα της προσφοράς λιθίου, καθώς θα δημιουργούσαν μεγαλύτερη ζήτηση
Οι άνοδοι λιθίου θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν το 22% του μίγματος χημείας ανόδου για ηλεκτρικά οχήματα έως το 2035, με βάση την ανάλυση του BloombergNEF και θα αντιπροσώπευε περίπου το ένα τέταρτο της συνολικής ζήτησης λιθίου εκείνο το έτος.
www.worldenergynews.gr
