Standpunkt: Rennen müssen eine EV -Batterieversorgungskrise abwenden

Die verminderte Verfügbarkeit dieser dringend benötigten Rohstoffe in Kombination mit wachsenden Besorgnis über die geopolitischen und manchmal reputativen Risiken, die an die Beschaffung von Minen in Ländern, die sich mit sozioökonomischen und ökologischen Herausforderungen stellen, zur Beschaffung von Minen beziehen, treibt die Suche nach alternativen Batteriechemikalien vor.

Während Lithium in der Erdkruste weit verbreitet ist, hat der jüngste globale Druck auf Mainstream Battery Electric Vehicle (BEV) die Nachfrage nach diesem Rohstoff zur Steigerung geführt, und die Preise haben exponentiell zugenommen. Im Jahr 2015 waren nur 30% der Lithiumnachfrage nach Batterien, aber bis 2030 wird dies voraussichtlich auf 95% gestiegen.

Ein kürzlich vom Advanced Propulsion Center UK veröffentlichter Bericht ist zu dem Schluss gekommen, dass ein bescheidenes globales Lithiumdefizit im Jahr 2025 wahrscheinlich ist, was sich um 2030 erheblich erweitert. Wenn die aktuellen Minen nicht in der Lage sind, die globale Nachfrage zu befriedigen, können Batteriemacher das Lithium nicht beziehen. Sie müssen möglicherweise die BEV-Produktion stoppen und verhindern, dass die Netto-Null-Emissionsziele erfüllt werden. Neue Minen zu erstellen ist eine Option, aber dies würde Jahre dauern.

Die Beschaffung von Lithium ist nicht das einzige Problem, Nickel und Cobalt sind ebenfalls knapp. Probleme im Zusammenhang mit den Praktiken, die zum Extrahieren dieser bestimmten Mineralien verwendet werden, sind auch eine wichtige Überlegung für Autohersteller. Tesla hat kürzlich seine Strategie für die Beschaffung von Mineralien direkt aus Minen festgelegt, um Vorräte zu sichern und Qualität und ethische Standards genau im Auge zu behalten.

Die Route

In einem Rennen, um eine Versorgungskrise auf dem Weg zur Elektrifizierung abzuwenden, untersuchen die Autohersteller das Potenzial alternativer Batteriechemien. Tesla verwendet Lithium -Eisenphosphat -Batterien (LFP) für seine Modell 3 und andere Standardbereiche. Während LFP-Batterien eine geringere Energiedichte aufweisen, sind die Lade- und Sicherheitsmerkmale besser als ihre Kollegen auf Nickelbasis und profitieren von einer längeren Lebensdauer.

Andere, die derzeit in der Entwicklung befindliche Batteriechemie sind Graphenbatterien, die in Zukunft die Notwendigkeit von Lithium-Ionen-Batterien ersetzen können. Für Batteriehersteller hat Graphen mehrere Vorteile gegenüber bestehenden Lithium-Ionen-Chemikalien, einschließlich schneller Aufladungszeiten, mehr Verschleißfestigkeit, verbesserter Sicherheit und einer längeren Lebensdauer. Der Hauptnachteil sind derzeit Kosten, obwohl dies in Zukunft verringert werden könnte. Der chinesische Autohersteller GAC war der erste, der in seinem allelektrischen SUV, dem Aion V, der letztes Jahr in die Produktion ging, als erster mit einer Graphenbatterie auf dem Markt.

All-Solid-State-Batterien (ASSBs) stehen auch im Mittelpunkt vieler Innovationsaktivitäten, und die Aktivität der Patentanmeldung ist intensiv. Dieser F & E-Bereich wurde zumindest kurzfristig als „heiliger Gral“ für EV-Batteriehersteller beschrieben, da sie die Energiedichte einer Standard-Lithium-Ionen-Batterie verdoppeln kann. Die Technologie besteht darin, den Flüssigelektrolyten durch festen Elektrolyten zu ersetzen, was zwar schwerer die Batterieleistung erhöhen und vor allem für den Autofahrer die Antriebsspanne erhöhen kann.

Die Lithium-Ionen-Patentanmeldemittel wie Samsung, Panasonic, LG und Toyota sind auf diesem Gebiet aktiv und können weiterhin die Leitstaat Innovation vorantreiben. Insbesondere Toyota scheint die Festkörpertechnologie zu erreichen und war für die Einreichung von etwa 15% aller Patentanmeldungen im Zusammenhang mit der Festkörpertechnologie im Europäischen Patentbüro (EPO) im Zeitraum 2014 bis 2018 verantwortlich Nur noch ein paar Jahre, und die meisten Autohersteller arbeiten bereits mit Tech -Partnern zusammen, um diese Technologie zu entwickeln.

Obwohl es noch nicht kommerzialisiert wird, ist eine weitere Läufer im Rennen, um eine EV-Batterieversorgungskrise abzuwenden, die Natrium-Ionen-Technologie. Obwohl Natrium-Ionen-Batterien im Bau wie Lithium-Ionen-Batterien ähnlich sind, sind sie möglicherweise umweltfreundlicher, da sie hauptsächlich Natriumchlorid verwenden, was im Ozean reichlich vorhanden ist und relativ leicht zu erreichen ist. Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien sind sie nicht auf Nickel, Kobalt und Mangan angewiesen und verwenden stattdessen weit verbreitete Materialien wie preußisches Blau, ein Ferrocyanidsalz, das häufiger als Pigment in Farbe verwendet wird. Das Technologieunternehmen Natron hat eine Reihe branchenführender Natrium-Ionen-Batterie-Technologien entwickelt und soll 2023 die Massenproduktion seines kommerziellen Produkts beginnen.

Schnell

Das Rennen um EVS ist der größte und schnellste Wandel, den die Automobilindustrie je gesehen hat, und die Innovationsaktivität, die darauf abzielt, neue Batteriechemien zu finden, ist beispiellos.

Die vom EPO veröffentlichten Daten bestätigen, dass Patentanmeldungen für Erfindungen der Chemie nicht-Lithium-Ionen stetig zunehmen. Es bleibt unklar, welche Technologie in Zukunft dominieren wird, aber der Gewinner wird wahrscheinlich eine sein, die eine Versorgungskrise abwenden und gleichzeitig eine nachhaltigere Lösung liefert, die Autofahrern die erwartete Leistung bietet.

Ben Palmer ist Partner und Patentanwalt bei der europäischen Firma für geistiges Eigentum, Withers & Rogers. Er verfügt über Fachwissen über Batterie -Technologien und die EV -Industrie.