U eri procvata novog energetskog vozila (Nev) industrije, tehnologije baterije, kao osnovna pokretačka sila, priredila je značajnu pažnju sa svakom inovacijom. Baterije bez kobalta, u nastajanju tehnološkog smjera u posljednjih nekoliko godina, trenutno su uhvaćene u dvostruku igru za zaštitu okoliša i troškova, duboko utječući na razvojni krajolik cijele industrije.
I. Pozadina porasta baterija bez kobalta
(A) oskudnost kobalta resursa i fluktuacije cijena
Kobalt je ključni strateški resurs sa ograničenim globalnim rezervama i neujednačenom distribucijom. Prema relevantnim podacima, gotovo 70% globalne opskrbe kobaltom dolazi iz Demokratske Republike Kongo. Cobalt igra vitalnu ulogu u katodnim materijalima baterija, stabilizirajući sloj strukturu materijala i poboljšavajući njihovo biciklizam i ocjenu. Međutim, čini čak 40% troškova katodnih materijala u ternarnim baterijama. Uz brz rast broja NEVS-a, potražnja za Cobaltom je poravnala, dok opskrba ostaje relativno ograničena, što dovodi do visokih i isparljivih cijena kobalta. Posljednjih mjeseci međunarodna trgovačka cijena kobalta pristupila je 400, 000 yuana po toni, dostižući povijesni vrh. Volatilnost ove cijene nametnula je značajne troškove pritiska na proizvođače baterije i NEV kompanijama, a traživši ih da traže alternativnu rješenja, što dovode do baterije bez kobalta.
(B) ekološka i socijalna pitanja
Proces rudarstva kobalta je prepun brojnih ekoloških i socijalnih problema. Gotovo dvije trećine svjetskog kobalta minirano je u Demokratskoj Republici Kongu, gdje je često nusproizvod velikih nikla i bakrenih operacija. Međutim, neovisni rudari djeluju bez ikakvog nadzora, uzrokujući ozbiljnu štetu okolišu i predstavljaju značajne sigurnosne rizike. Cobaltit sadrži arsenic, karcinogen klase 1 koji je identificirala Međunarodna agencija za istraživanje raka svjetske zdravstvene organizacije, te njen spoj, arsenski trioksid, na kojem se često odnosimo u davnina. Rudari u Demokratskoj republici Konga u osnovi ručno ručno bez ikakve zaštite, što predstavlja veliku prijetnju njihovom zdravlju. Pored toga, rudarstvo kobalta može pokrenuti i lokalne faktore društvenih nestabilnosti, kao što su konkurencija resursa i pitanja radne prava. Stoga iz perspektive zaštite okoliša i društvene odgovornosti, smanjenje oslanjanja na Cobalt postalo je neizbježan trend u razvoju industrije.
II. Tehnički principi i vrste baterija bez kobalta
(A) tehnički principi
Baterije bez kobalta ne znače da su potpuno bez kobalta. Umjesto toga, oni smanjuju ili eliminiraju kobaltne elemente u katodnim materijalima baterija tehnološkim sredstvima. Kobalt uglavnom stabilizira slojnu strukturu materijala u baterije, sprečavajući katodnu koroziju i poboljšanje stope punjenja baterije. Da bi se postigao status bez kobalta, istraživači su usvojili različite tehnološke pristupe. Na primjer, doping specifičnim elementima bez ikakvih otpadnika elektrona, fenomen elektrona superekgena je oslabljen, smanjujući miješanje litijum \/ nikl i poboljšanje električnih performansi. Doping elementi sa velikim energijama za venčanje usporavaju promjenu kristala za jačinu zvuka tijekom postupka pražnjenja punjenja, stabilizirajući strukturu i poboljšanje ciklusa i sigurnosti ciklusa.
(B) Glavne vrste
Baterije litijum željeza fosfate (LFP): LFP baterije su svojstveno bez kobalta i nude prednosti kao što su visoka sigurnost i niska cijena. Tesla je u "dubini pregovori" sa CATL-om za korištenje baterija bez kobalta u nekim od njegovih proizvoda. Ako je ovaj pregovori finaliziran, to znači da će LFP baterije ući u Teslinu proizvodnu liniju. Međutim, relativno niska gustina energije LFP baterija ograničava njihovu primjenu u nekim segmentima sa visokim putnicima u određenoj mjeri.
Nickel-Manganese Sistem bez kobaltnih baterija: Svolt-ova baterija bez kobalta je vrsta niklog manganske sustava bez kobaltne baterije. Povećava udio nikla nakon uklanjanja kobalta, a zatim dopirati druge elemente za poboljšanje termičke stabilnosti. Premaz tvari, radni napon se povećava, čime se poboljšava gustoću energije. Ova vrsta baterije može postići denzitet energije ekvivalentnom NCM811 dok se ne smanjuje materijalni troškovi za 5% -15% i odgovarajuće smanjujući baterijsku ćeliju za oko 5%, a da ne utječu strateški resursi.
III. Troškovi prednosti baterija bez kobalta
(A) Smanjenje troškova sirovina
Cobalt je jedan od najskupljih elemenata u katodnim materijalima ternarnih baterija. Smanjenje ili uklanjanje upotrebe kobalta može značajno smanjiti troškove sirovina baterija. Prema istraživačkom izvještaju od strane jugozapadne hartije od vrijednosti, troškovi ternarskih baterija sa niskim kobaltom ili bez kobalta mogu se smanjiti za 30% nakon masovne proizvodnje. Troškovi katodnih materijala od litijum željeza računa za manje od 15% ukupnog troška baterije. Podaci iz CINDA vrijednosnih papira pokazuju da je ukupni trošak po kwh NCM523 ternarskih baterija iznosi 724,91 Yuan, što je 18,4% veće od baterija LFP-a na 612,4 juana.
(B) Promocija smanjenja cijena baterije
Smanjenje troškova izravno će voziti cijene baterije i, zauzvrat, sniziti cjelokupni troškovi vozila nev. Uzimajući tesla kao primjer, troškovi baterije čine 30% {1}}% ukupnog troška vozila. Ako Tesla može postići primjenu baterija bez kobalta, on će se očekivati da će se dodatno smanjiti troškove baterije, čime se stvara prostora za smanjenje cijena u modelima kao što je umažno proizvedeno Tesla Model 3. To je od velikog značaja za poboljšanje tržišne konkurentnosti NEVS-a i promovirajući njihovu popularizaciju.
IV. Ekološki izazovi suočeni sa baterijama bez kobalta
(A) Pitanja stabilnosti performansi
Cobalt igra važnu ulogu u stabilizaciji strukture materijala za baterije. Nakon uklanjanja kobalta može utjecati stabilnost performansi baterija. Trenutno baterije bez kobalta i dalje se suočavaju sa određenim pitanjima performansi u pogledu životnog vijeka i brzine punjenja. Na primjer, neke eksperimentalne baterije bez kobalta imaju ograničen životni vijek i spore brzine punjenja. Pored toga, nakon uklanjanja kobalta iz visoko nikla baterija, termička stabilnost katode postaje lošija, čineći ih vrlo sklonim termičkim odbjeganim. Kada su izloženi visokim temperaturama ili vanjskim utjecajima, veća je vjerovatnoća da će potaknuti eksplozije i požare.
(B) Promjena resursa i pitanja recikliranja
Iako baterije bez kobalta smanjuju oslanjanje na Cobalt, mogu povećati potražnju za drugim resursima. Na primjer, povećanje udjela nikla u niklo-manganu sustav kobaltne baterije mogu dovesti do većih opskrbnih pritiska na resurse nikla. Istovremeno, sa široko rasprostranjenim primjenom baterija bez kobalta, pitanje recikliranja baterije postalo je sve izraženije. Kako učinkovito reciklirati i odlagati potrošene baterije bez kobalta kako bi se izbjeglo sekundarno zagađenje okoliša značajan je izazov okrenut prema industriji.
V. Izgledi za razvoj i kontramjere za baterije bez kobalta
(A) Izgledi za razvoj
Uprkos brojnim izazovima, baterije bez kobalta i dalje imaju široke razvojne izglede u dugoročnoj razini. Sa kontinuiranim tehnološkim napretkom očekuje se da će se poboljšati stabilnost i sigurnost baterija bez kobalta, a troškovi će i dalje opadati. Istovremeno, kao što se globalni naglasak na zaštiti okoliša i održivi razvoj i dalje povećava, baterije bez kobalta, koje se usklađuju sa ovim trendom razvoja, u budućnosti postaju jedna od glavnih tehnologija za električne baterije u budućnosti.
(B) kontramjere
Jačanje tehnološkog istraživanja i razvoja. Na primjer, optimizacijom vrsta i proporcija doping elemenata, toplinska stabilnost i životni vijek baterija mogu se poboljšati.
Poboljšanje sigurnosnog sistema resursa: Uspostaviti diverzificirane kanale za opskrbu resursa za smanjenje oslanjanja na jedan resurs. Istovremeno, ojačati istraživanje i razvoj alternativnih resursa kao što su nikl za poboljšanje sigurnosnih sposobnosti resursa. Pored toga, treba uložiti napore za jačanje recikliranja i korištenja potrošenih baterija i uspostaviti sveobuhvatan sistem recikliranja za poboljšanje stopa oporavka resursa.
Poboljšanje usmjeravanja politike: Vlada bi trebala uvesti relevantne politike za poticanje i podršku istraživanju, razvoju i primjeni baterija bez kobalta. Na primjer, pružanje istraživačkih subvencija, poreskih poticaja i druge politike podržavaju promociju razvoja baterije bez kobalta. Istovremeno, jačanje regulacije strateških resursa kao što su Cobalt, standardiziranje tržišnog naloga i osiguravanje racionalnog korištenja resursa.
Baterije bez kobalta, kao važan razvojni smjer u Nev bateriji tehnologiju, trenutno su suočavaju sa obje izazove i mogućnosti u dvostruku igru zaštite okoliša i troškova. Kroz mjere kao što su jačanje tehnološkog istraživanja i razvoja, poboljšanje sigurnosnog sistema resursa i unapređenje usmjeravanja politike, nada se da se može postići održivi razvoj baterija bez kobalta, čineći veći doprinos prosperitetu nev industrije.