ViewPoint: Race je na voljo, da prepreči krizo oskrbe z baterijo EV

Zmanjšana razpoložljivost teh prepotrebnih surovin, v kombinaciji z vse večjo zaskrbljenostjo zaradi geopolitičnih in včasih uglednih tveganj, povezanih s pridobivanjem njihovih rudnikov v državah, ki se soočajo s socialno-ekonomskimi in okoljskimi izzivi, vodi iskanje alternativnih baterijskih kemikalij.

Medtem ko je litij široko na voljo v Zemljini skorji, je nedavna globalna proizvodnja električnega vozila (BEV) na mainstream akumulatorju (BEV) povzročila povpraševanje po tem, da se ta surovina poveča, cene pa so se eksponentno povečale. V letu 2015 je bilo le 30% povpraševanja po litiju po baterijah, do leta 2030 pa naj bi se to povečalo na 95%.

Poročilo, ki ga je pred kratkim objavil napredni pogonski center UK Potrebujejo, kar potencialno ustavi proizvodnjo BEV in prepreči, da bi se izpolnjevale ciljne emisije Net-nič. Ustvarjanje novih min je možnost, vendar bi to trajalo leta.

Litij za pridobivanje ni edina težava, nikelj in kobalt prav tako primanjkuje. Vprašanja v zvezi s praksami, ki se uporabljajo za pridobivanje teh določenih mineralov, so pomembna tudi za proizvajalce avtomobilov. Tesla je pred kratkim predstavila svojo strategijo za pridobivanje mineralov neposredno iz rudnikov, da bi zagotovila zaloge in pozorno spremljala kakovostne in etične standarde.

Pot

Na dirki, da prepreči krizo oskrbe na poti do elektrifikacije, proizvajalci avtomobilov raziskujejo potencial alternativnih baterijskih kemij. Tesla uporablja baterije litijevega železovega fosfata (LFP) za svoj model 3 in druge standardne razpone. Medtem ko imajo LFP baterije manjše gostote energije, so značilnosti polnjenja in varnosti boljše od njihovih kolegov na osnovi niklja in imajo koristi od daljše življenjske dobe.

Druge kemije baterije, ki se trenutno razvijajo, vključujejo grafenske baterije, ki bi lahko v prihodnosti nadomestile potrebo po litij-ionskih baterijah. Za proizvajalce baterij ima Graphene več prednosti pred obstoječimi litij-ionskimi kemijami, vključno s hitrejšimi časi polnjenja, večjo odpornostjo na obrabo, izboljšano varnost in daljšo življenjsko dobo. Trenutno je glavna pomanjkljivost stroška, ​​čeprav bi se to lahko v prihodnosti zmanjšalo. Kitajski proizvajalec avtomobilov, GAC, se je prvič tržil z grafensko baterijo v svojem v celotnem električnem SUV-ju, The Aion V, ki je v proizvodnjo šel lani.

Popolnoma trdne baterije (ASSB) so tudi v središču velikega števila inovacijskih dejavnosti in dejavnost vložitve patentov je intenzivna. To področje raziskav in razvoja je bilo vsaj kratkoročno opisano kot "sveti gral" za proizvajalce baterij EV zaradi njegovega potenciala, da podvojijo energijsko gostoto standardne litij-ionske baterije. Tehnologija vključuje zamenjavo tekočega elektrolita s trdnim elektrolitom, ki čeprav bi lahko težji povečali zmogljivost baterije in, kar je pomembno za motorista, povečajo ponudbo vožnje.

Na tem področju so aktivni litij-ionski patentni velikani, kot so Samsung, Panasonic, LG in Toyota, in lahko pričakujemo, da bodo še naprej spodbujale trdne inovacije države naprej. Zdi se, da Toyota sprejema trdno državno tehnologijo in je bila odgovorna za vložitev približno 15% vseh patentnih prijav, ki se nanašajo na trdno državno tehnologijo v Evropskem patentnem uradu (EPO) v obdobju 2014 - 2018. Meinstream Proizvodnja ASSBS naj bi bila Le nekaj let in večina proizvajalcev avtomobilov že sodeluje s tehnološkimi partnerji, da bi razvil to tehnologijo.

Čeprav ga še ni treba komercializirati, je drugi tekač na dirki, da prepreči krizo oskrbe z baterijo EV, tehnologija natrijevega iona. Kljub temu, da so v konstrukciji podobni litij-ionskim baterijam, so natrijeve-ionske baterije potencialno bolj okolju prijazne, saj večinoma uporabljajo natrijev klorid, ki je v oceanu obilno in je razmeroma enostaven za dostop. Za razliko od litij-ionskih baterij se ne zanašajo na niklja, kobalta in mangana, namesto tega pa uporabljajo široko dostopne materiale, kot je pruska modra, ferocianidna sol, ki se pogosteje uporablja kot pigment v barvi. Tech Company, Natron, je razvilo številne vodilne industrije natrijeve-ionske baterijske tehnologije in naj bi začelo množično proizvodnjo svojega komercialnega izdelka leta 2023.

Hitro

Dirka do EVS je največja in najhitrejša sprememba avtomobilske industrije, ki jo je kdajkoli videla, in raven inovacijskih dejavnosti, usmerjena v iskanje novih kemičnih baterij, je brez primere.

Podatki, ki jih je objavil EPO, potrjujejo, da se patentni vložki za nelitij-ionske kemije nenehno povečujejo. Še vedno ni jasno, katera tehnologija bo v prihodnosti postala prevladujoča, toda zmagovalec bo verjetno tisti, ki bo lahko preprečil krizo oskrbe, hkrati pa bo ponudil bolj trajnostno rešitev, ki motoristom daje zmogljivost, ki jo pričakujejo.

Ben Palmer je partner in patentni odvetnik v evropskem podjetju za intelektualno lastnino, Withers & RogersIma specialistično znanje o tehnologijah baterij in industrije EV.