Pandangan: Perlumbaan akan menghindari krisis bekalan bateri EV

Ketersediaan bahan mentah yang sangat diperlukan, digabungkan dengan kebimbangan yang semakin meningkat mengenai risiko geopolitik dan kadang-kadang reputasi yang melekat pada sumbernya dari lombong di negara-negara yang menghadapi cabaran sosio-ekonomi dan alam sekitar, mendorong pencarian kimia bateri alternatif.

Walaupun litium tersedia secara meluas di kerak bumi, dorongan global baru -baru ini untuk mengendalikan pengeluaran kenderaan elektrik bateri arus perdana (BEV) telah menyebabkan permintaan untuk bahan mentah ini melonjak, dan harga telah meningkat secara eksponen. Pada tahun 2015, hanya 30% permintaan litium adalah untuk bateri, tetapi menjelang 2030, ini dijangka meningkat kepada 95%.

Laporan yang diterbitkan baru -baru ini oleh Pusat Propulsion Advanced UK telah membuat kesimpulan bahawa defisit litium global yang sederhana mungkin pada tahun 2025, melebar dengan ketara pada tahun 2030. Jika lombong semasa tidak dapat memenuhi permintaan global, maka pembuat bateri tidak akan dapat sumber litium Mereka memerlukan, berpotensi menghentikan pengeluaran BEV dan mencegah sasaran pelepasan bersih-sifar daripada dipenuhi. Mewujudkan lombong baru adalah pilihan, tetapi ini akan mengambil masa bertahun -tahun.

Sourcing Lithium bukan satu -satunya masalah, nikel dan kobalt juga kurang bekalan. Isu -isu yang berkaitan dengan amalan yang digunakan untuk mengekstrak mineral tertentu ini juga merupakan pertimbangan penting bagi pembuat kereta. Tesla baru -baru ini menetapkan strategi untuk mendapatkan mineral secara langsung dari lombong dalam usaha untuk mendapatkan bekalan dan mengawasi piawaian kualiti dan etika.

Laluan

Dalam perlumbaan untuk mengelakkan krisis bekalan pada laluan ke elektrifikasi, pembuat kereta meneroka potensi kimia bateri alternatif. Tesla menggunakan bateri lithium besi fosfat (LFP) untuk Model 3 dan julat standard lain. Walaupun bateri LFP mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih rendah, ciri-ciri pengecasan dan keselamatan lebih baik daripada rakan-rakan berasaskan nikel mereka dan mendapat manfaat daripada jangka hayat yang lebih lama.

Kimia bateri lain yang sedang dibangunkan termasuk bateri graphene, yang boleh menggantikan keperluan bateri lithium-ion pada masa akan datang. Bagi pengeluar bateri, graphene mempunyai beberapa kelebihan berbanding kimia lithium-ion sedia ada, termasuk masa pengisian yang lebih cepat, lebih banyak penentangan terhadap haus, keselamatan yang lebih baik dan jangka hayat yang lebih lama. Kelemahan utama pada masa ini adalah kos, walaupun ini dapat dikurangkan pada masa akan datang. Pembuat kereta Cina, GAC, mula-mula memasarkan dengan bateri graphene dalam SUV elektriknya, Aion V, yang dihasilkan tahun lepas.

Bateri semua-pepejal (ASSBS) juga tumpuan banyak aktiviti inovasi dan aktiviti pemfailan paten adalah sengit. Bidang R & D ini telah digambarkan sebagai 'grail suci' untuk pengeluar bateri EV, sekurang-kurangnya dalam jangka pendek, kerana potensi untuk menggandakan ketumpatan tenaga bateri lithium-ion standard. Teknologi ini melibatkan penggantian elektrolit cecair dengan elektrolit pepejal, yang sementara lebih berat dapat meningkatkan prestasi bateri dan, yang penting untuk pemandu, meningkatkan jarak memandu.

Gergasi pemfailan paten lithium-ion seperti Samsung, Panasonic, LG dan Toyota aktif dalam bidang ini dan dijangka terus memacu inovasi keadaan pepejal ke hadapan. Toyota khususnya nampaknya memeluk teknologi negara pepejal dan bertanggungjawab untuk memfailkan kira -kira 15% daripada semua aplikasi paten yang berkaitan dengan teknologi negara pepejal di Pejabat Paten Eropah (EPO) dalam tempoh 2014 - 2018. Pengeluaran arus perdana ASSBS dianggap sebagai Hanya beberapa tahun lagi, dan kebanyakan pembuat kereta sudah bekerja dengan rakan kongsi teknologi untuk membangunkan teknologi ini.

Walaupun ia belum dikomersialkan, pelari lain dalam perlumbaan untuk mengelakkan krisis bekalan bateri EV adalah teknologi natrium-ion. Walaupun serupa dengan pembinaan bateri lithium-ion, bateri natrium-ion berpotensi lebih mesra alam kerana mereka menggunakan natrium-klorida, yang banyak di lautan, dan agak mudah diakses. Tidak seperti bateri lithium-ion, mereka tidak bergantung pada nikel, kobalt dan mangan, dan sebaliknya menggunakan bahan-bahan yang tersedia secara meluas seperti Blue Prussian, garam ferrocyanide yang lebih biasa digunakan sebagai pigmen dalam cat. Syarikat Tech, Natron, telah membangunkan beberapa teknologi bateri natrium-ion terkemuka industri dan ditetapkan untuk memulakan pengeluaran besar-besaran produk komersilnya pada tahun 2023.

Cepat

Perlumbaan ke EVS adalah perubahan terbesar dan paling pesat yang pernah dilihat oleh industri automotif dan tahap aktiviti inovasi yang disasarkan untuk mencari kimia bateri baru tidak pernah berlaku sebelum ini.

Data yang diterbitkan oleh EPO mengesahkan bahawa pemfailan paten untuk ciptaan kimia bukan lithium-ion semakin meningkat. Ia tetap tidak jelas teknologi mana yang akan menjadi dominan pada masa akan datang, tetapi pemenang mungkin menjadi salah satu yang dapat menghindari krisis bekalan sambil menyampaikan penyelesaian yang lebih mampan yang memberikan penguasa prestasi yang mereka harapkan.

Ben Palmer adalah rakan kongsi dan peguam paten di firma harta intelek Eropah, Withers & Rogers. Beliau mempunyai pengetahuan pakar mengenai teknologi bateri dan industri EV.