Жизненный цикл литиевых аккумуляторных батарей

energonakopitel-senec_energiespeicher_01Спрос на литиевые аккумуляторные батареи переживает бурный рост, но, благодаря увеличению мощностей для их производства, цены на них начали падать. И это несмотря на то, что стоимость карбоната лития во всем мире резко возрастает. Ожидается, что спрос на литий с нынешних 40 000 тонн в год возрастет до 500 000 т в 2030 году. Этот спрос на литий может быть удовлетворен как разработкой новых месторождений, таки и, в частности, путем вторичной переработки лития и использование «Second Life».

Спрос и развитие

В прошлом году во всем мире были установлены стационарные системы хранения электроэнергии примерно на 400 МВт-ч. Во всем мире уже существует в общей сложности около 70 ГВт-ч емкости в виде литиевых батарей. Стационарные системы хранения электроэнергии составляют при этом только небольшую часть, двумя крупнейшими областями применения для литиевых батарей являются портативные электронные устройства и электрические транспортные средства. Последнее, по прогнозам Fraunhofer ISI, является самым большим фактором спроса на литий в будущем. Более 500 ГВт-ч емкости к 2025 году будет использоваться в основном в электромобилях.

Благодаря увеличению мощностей для производства литиевых аккумуляторных батарей, цены на них снизились (примерно на 30% с 2013 года по 2015), хотя стоимость карбоната лития в настоящее время выросла во всем мире. Только в начале 2016 года цена за тонну карбоната лития на мировом рынке увеличилась в три раза. С ростом цен на новые источники лития начались поиск и разработка новых месторождений.

Добыча лития

Литий используется в производстве керамики, в качестве легирующего металла, в качестве антидепрессанта, и все больше и больше для изготовления аккумуляторных батарей в качестве материала для электродов. Добыча высокореактивного щелочного металла осуществляется в высушенных соленых озерах (как Салар-де-Уюни в Боливии), в горнодобывающей промышленности (в ближайшем будущем: в горах Кор-Альпе в Австрии) и путем экстракции из морской воды. В настоящее время по всему миру добывается около 40 000 т лития. В связи с высоким спросом, в частности, для электрических транспортных средств, разработаны сценарии, согласно которым до 2030 года спрос может возрасти до 500 000 тонн.

При таком высоком спросе — с точки зрения статистики, то есть, если не будет обнаружено никаких новых месторождений — запасов соленых озер хватит только на 40 лет, а с учетом уже разведанных рудников, еще только всего на несколько десятилетий. Поэтому уже настало время, чтобы начать думать о переработке лития. Вариантом, который в настоящее время изучается, является повторная переработка самого лития. Второй вариант фокусируется на увеличении срока службы аккумуляторной ячейки при так называемом использовании «Second Life».

Переработка и Second Life.

В настоящее время поврежденные, старые или дефектные литиевые батареи подвергаются термической обработке. В печи выпаривается электролит, а остаточный материал из благородных металлов, таких как медь или кобальт, рекуперируется. Извлечение лития, на долю которого приходится лишь около 1% аккумуляторной ячейки, технически трудно достижимо в настоящее время, ни с энергетической, ни с экономической точки зрения. Тем не менее, есть процесс переработки на стадии испытания, в которой добывается остаточный шлак, который, хотя и не такой чистый, как продаваемый в мире карбонат лития, но все же может быть снова использован для производства батарей. Но над этим перспективным методом «Umicore» пока еще продолжаются исследовательские работы.

С другой стороны, срок службы аккумуляторной ячейки может быть продлен с помощью так называемого применения «Second Life». Ячейки аккумуляторной батареи, глубина заряда которых уменьшилась из-за старения и больше не подходит для электромобилей, могут быть использованы при «Second Life»-применении как стационарные в качестве мощности, расходуемой на первичное регулирование, а также в качестве домашней системы хранения электроэнергии или в качестве резервных систем, и тем самым сократить использование новых ячеек. В настоящее время для этой бизнес-модели доступно лишь незначительное количество аккумуляторных батарей. Поэтому экспериментальные проекты в Германии ограничиваются главным образом инициативами автомобилестроителей и пилотными установками.

Однако, согласно исследованию, проведенному научно-исследовательским институтом по возобновляемой энергетике к 2025 году на рынке могут появится до 25 ГВт-ч емкости аккумуляторов для использования в Second Life. Эти аккумуляторные батареи могли бы еще раз снизить стоимость стационарных систем хранения электроэнергии в ближайшие 10 лет и прежде всего значительно улучшить экологический баланс литиевых батарей.

Источник: http://energyload.eu/stromspeicher/lithiumbatterien-lebenszyklus/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik