Synspunkt: Race er på for at afværge en EV -batteriforsyningskrise

Viewpoint: Race is on to avert an EV battery supply crisis

Nedsat tilgængelighed af disse meget tiltrængte råmaterialer kombineret med voksende bekymring over de geopolitiske og til tider omdømme risici, der er knyttet til at købe dem fra miner i lande, der står over for socioøkonomiske og miljømæssige udfordringer, driver søgningen efter alternative batterikemistrier.

Mens Lithium er bredt tilgængeligt i Jordens skorpe, har det nylige globale skub til mainstream batteri elektrisk køretøj (BEV) produktion medført, at efterspørgslen efter dette råmateriale svæver, og priserne er steget eksponentielt. I 2015 var kun 30% af lithium -efterspørgslen efter batterier, men i 2030 forventes dette at være steget til 95%.

En rapport, der for nylig blev offentliggjort af Advanced Propulsion Center UK, har konkluderet, at et beskedent globalt lithiumunderskud sandsynligvis er i 2025, der udvides markant i 2030. Hvis de nuværende miner ikke er i stand til at imødekomme den globale efterspørgsel, kan batteriproducenter ikke være i stand til at købe lithium De har brug for, potentielt at stoppe BEV-produktion og forhindre mål for netto-nul-emissionerne i at blive opfyldt. Oprettelse af nye miner er en mulighed, men det vil tage år.

Sourcing Lithium er ikke det eneste problem, nikkel og kobolt er også mangelvare. Spørgsmål omkring den praksis, der bruges til at udtrække disse særlige mineraler, er også en vigtig overvejelse for bilproducenter. Tesla har for nylig fastlagt sin strategi for at købe mineraler direkte fra miner i et forsøg på at sikre forsyninger og holde øje med kvalitet og etiske standarder.

Ruten

I et løb for at afværge en forsyningskrise på ruten til elektrificering undersøger bilproducenter potentialet for alternative batterikemister. Tesla bruger batterier med lithiumjernphosphat (LFP) til dets model 3 og andre standardområder. Mens LFP-batterier har lavere energitæthed, er opladnings- og sikkerhedsegenskaberne bedre end deres nikkelbaserede kolleger og drager fordel af en længere levetid.

Andre batterikemister, der i øjeblikket er under udvikling, inkluderer grafenbatterier, som kan erstatte behovet for lithium-ion-batterier i fremtiden. For batteriproducenter har Graphene adskillige fordele i forhold til eksisterende lithium-ion-kemikalier, herunder hurtigere genopladningstider, mere modstand mod slid, forbedret sikkerhed og en længere levetid. Den største ulempe i øjeblikket er omkostninger, selvom dette kan reducere i fremtiden. Den kinesiske bilproducent, GAC, skulle først markedsføre med et grafenbatteri i sin alt-elektriske SUV, Aion V, der gik i produktion sidste år.

All-solid-state-batterier (ASSBS) er også i fokus for en hel del innovationsaktivitet, og patent arkiveringsaktivitet er intens. Dette område med F&U er blevet beskrevet som den 'hellige gral' for EV-batteriproducenter, i det mindste på kort sigt på grund af dets potentiale til at fordoble energitætheden af et standard lithium-ion-batteri. Teknologien involverer udskiftning af flydende elektrolyt med fast elektrolyt, som mens tungere kunne øge batteriets ydeevne og, vigtigst for bilisten, øge kørselsregiveren.

Lithium-ion-patent arkiveringsgiganter som Samsung, Panasonic, LG og Toyota er aktive på dette felt og kan forventes at fortsætte med at føre solid state innovation fremad. Især Toyota ser ud til at omfavne solid state -teknologi og var ansvarlig for at indgive ca. 15% af alle patentansøgninger, der vedrører solid state -teknologi på Det Europæiske Patentkontor (EPO) i perioden 2014 - 2018. Mainstream -produktion af ASSBS menes at være Bare et par år væk, og de fleste bilproducenter arbejder allerede med tech -partnere for at udvikle denne teknologi.

Selvom det endnu ikke er kommercialiseret, er en anden løber i løbet om at afværge en EV-batteriforsyningskrise natrium-ion-teknologi. På trods af at de er ens i konstruktionen af lithium-ion-batterier, er natrium-ion-batterier potentielt mere miljøvenlige, da de hovedsageligt bruger natrium-chlorid, som er rigeligt i havet og er relativt let at få adgang til. I modsætning til lithium-ion-batterier er de ikke afhængige af nikkel, kobolt og mangan, og bruger i stedet vidt tilgængelige materialer såsom preussisk blå, et ferrocyanidsalt, der mere almindeligt bruges som et pigment i maling. Tech Company, Natron, har udviklet en række branche-førende natrium-ion-batteriteknologier og er indstillet til at påbegynde masseproduktion af sit kommercielle produkt i 2023.

Hurtig

Løbet til EVS er den største og mest hurtige ændring, som bilindustrien nogensinde har set, og niveauet for innovationsaktivitet, der er målrettet mod at finde nye batterikemister, er hidtil uset.

Data, der er offentliggjort af EPO, bekræfter, at patentarkiveringer for ikke-lithium-ion-kemi-opfindelser stiger støt. Det forbliver uklar, hvilken teknologi der vil blive dominerende i fremtiden, men vinderen er sandsynligvis en, der er i stand til at afværge en forsyningskrise, mens den leverer en mere bæredygtig løsning, der giver bilisterne den ydelse, de forventer.

Ben Palmer er partner og patentadvokat hos European Intellectual Property Firm, Withers & Rogers. Han har specialkendskab til batteriteknologier og EV -industrien.