Дорогоцінна сировина для акумуляторів Е-мобільність може стати дорогим завданням

Літій і кобальт вважаються ключовими елементами в електромобільності. Два метали знаходяться в літій-іонних акумуляторах, які вважаються електростанцією серед акумуляторів через їх високу щільність енергії. Вони вже постачають електричну енергію майже всі стільникові телефони, смартфони та ноутбуки, а все частіше також електромобілі та електромобілі електрикою. А ринок електромобільності лише починає бум. Ціни на літій та кобальт на світовому ринку зросли відповідно. Усі основні автомобільні групи зараз намагаються забезпечити доступ до бажаних матеріалів.

дорогоцінна

Але загальносвітові резерви обмежені, і деякі з них знаходяться в політично нестабільних регіонах світу. Експерти давно попереджають, що зростаючий світовий попит на обидва метали може незабаром призвести до дефіциту і, отже, до вибуху вартості на ринку сировини. У найближчому майбутньому акумулятори можуть стати недоступними, хоча побоюються, що останнім часом ціни на них різко впали. У новому дослідженні вчені з Інституту технологій Карлсруе та Інституту Гельмгольца в Ульмі дослідили, як насправді є постачання сировини, чи слід очікувати вузьких місць та підвищення цін.

Що стосується акумуляторних джерел живлення, в даний час не існує способу обійти літій і кобальт. Літій - це найлегший метал періодичної системи і в той же час має ідеальні електрохімічні властивості. Лужний метал у великій кількості присутній в катодному матеріалі, а саме разом з кобальтом у вигляді змішаного оксиду. Поєднання матеріалів в кінцевому рахунку забезпечує тривалий термін служби, енергію та щільність живлення батареї. Малі батареї містять лише порівняно невелику кількість лужного металу: стільниковий телефон містить лише два-три грами. Однак для електромобіля потрібно кілька кілограмів. Подібна ситуація і з кобальтом.

Літієві батареї можуть подорожчати

Навіть зараз, до того, як ера електромобільності справді розпочалася, попит на літій і вольфрам величезний, як пишуть дослідники, що працюють з Даніелем Бухгольцем, у журналі "Nature Reviews Materials". Згідно з нещодавньою доповіддю Американського агентства картографії USGS, на яку посилається це дослідження, із 35 000 тонн літію, вироблених у 2017 році, 46 відсотків було використано у виробництві батарей. У 2025 році це повинно становити 70 і більше відсотків. Визначені запаси літію оцінюються у 14,3 млн. Тонн у всьому світі. У випадку з кобальтом близько половини видобутої в минулому році кількості було вкладено в батареї. Також очікується збільшення попиту в 2025 році.

Хоча дві третини світових родовищ літію зосереджені у трьох країнах Південної Америки (Чилі, Болівія, Аргентина), дослідники Бухолца вважають наявні запаси достатніми та безпечними на найближчі десятиліття. Однак для того, щоб мати можливість задовольнити зростаючий попит, виробництво має бути збільшено - можливо, навіть у десять разів. Три південноамериканські країни відреагували на підвищений попит та створили великі виробничі потужності.

Вчені з Карлсруе та Ульма оцінюють запаси кобальту набагато критичніше. Незважаючи на те, що великі кількості перебувають у стані спокою в землі, доступність переважно географічно обмежена. В даний час більше половини перехідного металу, видобутого у всьому світі, виявляється на шахтах в Конго - країні, яка роками роздирається громадянськими війнами. Зважаючи на політично вкрай невизначену ситуацію, за словами дослідників, слід побоюватися вузького місця та підвищення цін на важливий метал. Вони бачать вихід у нікелі та інших менш цінних металах. Вони могли б значною мірою замінити кобальт в електродах. Якби можна було також зменшити потребу в кобальті таким чином, потреба в літії залишалася б незмінною. Тому в найближчі роки в будь-якому випадку можна очікувати підвищення ціни на літієві батареї. Вчені розглядають батареї на основі натрію як більш екологічну та дешевшу альтернативу. Натрій, також лужний метал, зустрічається майже у тисячу разів частіше, ніж хлорид натрію або карбонат у земній корі, і може розщеплюватися легше та екологічніше, ніж літій.

Однак натрієво-іонні акумулятори, які існують на ринку лише три роки, вимагають технічних удосконалень та оптимізації матеріалів, щоб зменшити вагу та збільшити свою низьку щільність енергії. Це становить приблизно половину сучасної літієвої технології. На думку дослідників, відсутність сировини та їх подорожчання, швидше за все, посилить тиск на розвиток акумуляторних систем, які можуть обійтися без літію та кобальту. Проте детальний аналіз витрат у дослідженні також показує: Незважаючи на низькі ціни на сировину, виробництво батарей на основі натрію в принципі навряд чи буде дешевшим, ніж виробництво систем зберігання літію.