Скъпоценни суровини за батерии Електронната мобилност може да се превърне в скъпо начинание
Литийът и кобалтът се считат за ключови елементи в електромобилността. Двата метала са в литиево-йонните батерии, които поради високата си енергийна плътност се считат за електроцентрали сред акумулаторните батерии. Те вече снабдяват почти всички клетъчни телефони, смартфони и лаптопи с електрическа енергия, а все повече и електронни велосипеди и електрически автомобили с електричество. А пазарът на електромобилност едва започва да процъфтява. Съответно цените на лития и кобалта на световния пазар скочиха рязко. Всички основни автомобилни групи сега се опитват да осигурят достъп до желаните материали.
Но глобалните резерви са ограничени и някои от тях се намират в политически нестабилни региони на света. Експертите отдавна предупреждават, че нарастващото глобално търсене и на двата метала скоро може да доведе до недостиг и по този начин до взрив на разходите на пазара на суровини. Батериите може да станат непосилни в обозримо бъдеще, въпреки че се опасяват, че напоследък цените им рязко са паднали. В ново проучване учени от Технологичния институт Карлсруе и Института Хелмхолц в Улм са изследвали как всъщност вървят доставките на суровини, дали се очакват затруднения и повишаване на цените.
Що се отнася до акумулаторните източници на енергия, в момента няма начин да се заобиколят литий и кобалт. Литият е най-лекият метал в периодичната таблица и в същото време има идеални електрохимични свойства. Алкалният метал присъства в големи количества в катодния материал, а именно заедно с кобалт под формата на смесен оксид. Комбинацията от материали в крайна сметка осигурява дълъг експлоатационен живот, енергия и плътност на батерията. Малките батерии съдържат само сравнително малки количества алкален метал: мобилният телефон съдържа само два до три грама. За електрическа кола обаче са необходими няколко килограма. Подобна е ситуацията и с кобалта.
Батериите на литиева основа могат да поскъпнат
Дори сега, преди ерата на електромобилността наистина да е започнала, търсенето на литий и волфрам е огромно, както пишат изследователите, работещи с Даниел Бухолц в списанието „Nature Reviews Materials“. Според неотдавнашен доклад на Американската агенция за картография USGS, цитиран в проучването, от 35 000 тона литий, произведени през 2017 г., 46 процента са използвани за производството на батерии. През 2025 г. той трябва да бъде 70 процента и повече. Идентифицираните литиеви запаси се оценяват на 14,3 милиона тона в световен мащаб. В случая на кобалт, около половината от добитото количество през миналата година е вградено в батерии. Очаква се търсенето да се увеличи и през 2025 г.
Въпреки че две трети от световните литиеви находища са съсредоточени в три държави в Южна Америка (Чили, Боливия, Аржентина), изследователите на Бухолц смятат, че наличните резерви са достатъчни и сигурни за следващите десетилетия. За да може да се отговори на нарастващото търсене обаче, производството трябва да се увеличи - вероятно дори десетократно. Трите южноамерикански държави реагираха на нарасналото търсене и създадоха големи производствени мощности.
Учените от Карлсруе и Улм оценяват запасите от кобалт като много по-критични. Въпреки че големи количества лежат в латентно състояние на земята, наличността е главно географски ограничена. В момента повече от половината от преходния метал, добит в цял свят, е открит в мини в Конго, страна, разкъсвана от гражданска война в продължение на години. Поради политически крайно несигурната ситуация трябва да се страхува от затруднение и поскъпване на важния метал, според изследователите. Те виждат изход в никела и други по-малко ценни метали. Те до голяма степен биха могли да заменят кобалта в електродите. Ако някой може също така да намали нуждите от кобалт по този начин, изискването за литий ще остане непроменено. Поради това през следващите години може да се очаква повишаване на цените за литиеви батерии при всички случаи. Учените виждат батериите на базата на натрий като по-екологична и по-евтина алтернатива. Натрият, също алкален метал, се среща почти хиляда пъти по-често от натриевия хлорид или карбонат в земната кора и може да се разгражда по-лесно и по-екологично от лития.
Въпреки това натриево-йонните батерии, които са на пазара само от три години, изискват технически подобрения и оптимизация на материала, за да намалят теглото и да увеличат ниската енергийна плътност. Тя възлиза на около половината от настоящата литиева технология. Според изследователите липсата на суровини и повишаването им на цената вероятно ще увеличат натиска върху развитието на батерийни системи, които се справят без литий и кобалт. Детайлният анализ на разходите в проучването също показва: Въпреки ниските цени на суровините, производството на батерии на натриева основа по принцип едва ли ще бъде по-евтино от производството на системи за съхранение на литий.