Наличие лития и кобальта в качестве основных компонентов литий-ионных батарей может стать критическим в долгосрочной перспективе. Об этом в своем анализе пишут исследователи из Института Гельмгольца в Ульме (HIU), основанного Технологическим институтом Карлсруэ (KIT), который они опубликовали в журнале Nature Reviews Materials.
«В целом, быстрорастущее проникновение на рынок литий-ионных батарей для мобильного и стационарного использования, особенно, что касается лития и кобальта, приведет к росту спроса на сырьевые материалы», — говорит Стефано Пассерини, который возглавлял исследование совместно с Даниэлем Буххольцем в HIU.
Что касается кобальта, то проблема не только в его ограниченной доступности. Также проблематична и его токсичность. Кобальт используется до сих пор в качестве основного компонента положительного электрода в литий-ионных батареях и имеет решающее значение для плотности энергии и плотности мощности, а также долговечности. Используя анализ на основе сценариев для различных сфер применения батарей до 2050 году, ученые показали, что рост цен и дефицит кобальта, вероятно, будут иметь место, так как спрос на батареи может быть в два раза выше, чем запасы кобальта, разведанные на сегодняшний день. А вот запасы лития, напротив, очень высокие. Тем не менее, производство лития необходимо расширять, чтобы полностью удовлетворить спрос, пишут исследователи. В зависимости от того, по какому сценарию пойдет развитие, может потребоваться десятикратное расширение производства лития.
В своем исследовании ученые также отмечают, что запасы лития и кобальта сконцентрированы в основном лишь в некоторых регионах. Преимущественно они находятся в тех странах, которые считаются менее стабильными в политическом отношении. Поэтому ученые обеспокоены тем, что уже в ближайшем будущем может возникнуть их дефицит, который приведет к росту стоимости литий-ионных батарей.
Такое сырьевое давление можно было бы уменьшить и полностью устранить в долговременной перспективе, если уделить больше внимания технологиям производства батарей без кобальта и лития, основанных на некритических элементах, таких как натрий, магний, кальций или алюминий. «Чтобы уменьшить эти риски и уменьшить давление на сырьевые резервы кобальта и лития, важно расширять исследовательскую деятельность по альтернативным технологиям для аккумуляторных батарей», — сказал Буххольц. Такие альтернативные системы особенно привлекательны для электромобилей и стационарных применений. «Поэтому чрезвычайно важно и срочно полностью реализовать их потенциал и развить эти инновационные высокоэнергетические батареи до готовности к выходу на рынке», — подчеркивает Стефано Пассерини, заместитель директора HIU.
Недавно его институт разработал глобальный сценарий использования батарей в электромобилях до 2050 года. Опять же, результатом этого сценария стала критическая доступность кобальта для массового производства литий-ионных батарей. Кроме того, исследователи обнаружили, что цены на сырье уже увеличились более чем на 120% в период с 2016 по 2017 год в течение одного года. По словам ученых HIU, создание аккумулятора с высоким уровнем рециркуляции могло бы снизить давление на критическое сырье.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2018/03/14/kit-lithium-und-kobalt-koennten-bald-mangelware-sein/