Глобальный спрос на аккумуляторы истощает запасы сырья

В типичном доме или на рабочем месте имеется около 10 аккумуляторов – мобильные телефоны, часы, ноутбуки, планшеты, консоли, бытовая техника, инструменты, громкоговорители, велосипеды, самокаты и многое другое. И все они используют одну и ту же литий-ионную технологию для питания. Обратной стороной этих батарей является то, что они дороги, имеют ограниченную емкость и со временем становятся менее эффективными. Высокая стоимость обусловлена ​​ограниченностью мировых запасов их химических элементов, которые монополизированы полдюжиной добывающих стран (Китай, Австралия, Конго, Чили, Южная Африка и Индонезия). Основными ингредиентами этих батарей являются, среди прочего, кобальт, ванадий, молибден, никель, медь, графит и марганец. Увеличение производства электромобилей и необходимость хранения энергии, вырабатываемой периодически возобновляемыми источниками, усугубили проблему. Исследование Объединенного исследовательского центра (JRC) Европейской комиссии пришло к выводу, что для производства такого количества батарей просто не хватает сырья.

По данным Международного валютного фонда (МВФ), рост потребления до 2050 года приведет к тому, что спрос на сырье для аккумуляторов на 30-40% превысит имеющиеся резервы. CIC energiGUNE, исследовательский центр по хранению электрохимической и тепловой энергии, финансируемый правительством Баскского региона в Испании, предупреждает: «Необходимы своевременные совместные решения».

Политика нулевых выбросов также стимулирует спрос. Ожидается, что в ближайшие семь лет 50 миллионов электромобилей (EV) появятся на европейских дорогах, и почти все из 270 миллионов транспортных средств, которые, как ожидается, будут на дорогах ЕС, должны быть электрическими к 2050 году.

Электромобили могут быть основным фактором спроса на аккумуляторы, но есть и другие. Йохан Сёдербом, руководитель отдела интеллектуальных сетей и систем хранения данных Innoenergy, заявил на недавней встрече BatSum23: «Электромобильность в настоящее время лидирует на рынке аккумуляторов, но спрос на стационарную энергию [из прерывистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия] не следует недооценивать. " По прогнозам ЕС, спрос на электромобили достигнет 1,5 тераватт-часов (1,5 триллиона ватт) через два десятилетия, а стационарные батареи должны производить 80-160 гигаватт-часов.

«Стоимость стационарных систем намного выше за киловатт-час запасенной энергии, чем для аккумуляторов электромобилей из-за дополнительных затрат на элементы системы», — говорится в отчете JRC. Решение состоит в том, чтобы инвестировать в разработку таких батарей, как литий-феррофосфатные (LFP), натриевые (Na-ion) и ванадиевые окислительно-восстановительные проточные батареи (redox-RFB).

Эти новые аккумуляторные технологии уменьшат зависимость от критически важного сырья. Более 80% мирового лития поступает из Чили, Австралии и Китая, а Демократическая Республика Конго поставляет более 60% мирового кобальта. Но это не единственная проблема. «Нам нужно сделать аккумуляторы умнее. Для этого нам необходимо улучшить отдельные аспекты, такие как датчики элементов и возможности самовосстановления», — сказал Роберт Доминко, исследователь из Университета Любляны (Словения) и член правления Europe’s Battery. Инициатива 2030+.

В отчете JRC отмечается, что литий-ионные технологии будут доминировать на рынке в обозримом будущем, и подробно описаны преимущества и недостатки жизнеспособных альтернатив.

Феррофосфат лития (LFP). Эта технология дешевле, долговечнее, безопаснее и не содержит дорогих кобальта и никеля. Он получает все большее распространение в мобильных и стационарных приложениях и станет более важным источником энергии. Однако его плотность энергии (отношение емкости к объему) ниже по сравнению с никель-марганцево-кобальтовыми (NMC) и никель-кобальт-алюминиевыми (NCA) батареями. Их основным недостатком является их низкая ценность в цепочке переработки и ограниченные производственные возможности в ЕС.

Никель-марганец-кобальт (НМК). Это дорогая батарея, в которой используется меньше кобальта. Его главным преимуществом является высокая стоимость переработки, но он не занимает заметного места в европейской производственной цепочке. Аккумуляторы, в которых используется меньше кобальта и больше никеля, широко используются в автомобильной промышленности.