откуда он берётся, почему дорожает?

Литий — один из основных химических элементов, применяемых для создания аккумуляторов (как, например, никель и кобальт). На литий с начала 2021-го года прослеживается повышенный спрос из-за смещения акцента производства в автомобильных концернах к линейкам электромобилей (EV, Electric Vehicle).

В издании Trading Economics отметили, что спотовые цены Китая на карбонат лития в январе 2021 выросли на 41% и составили 65 500 юаней за тонну металла.

Предлагаем узнать с чем связан рост цен и другие базовые вещи про литий для аккумулятора: откуда берётся, почему большой спрос, где добывают и есть ли в России. Постараемся передать действительность максимально доступным языком и простыми словами для всех желающих разобраться в вопросе.

Аккумуляторы на основе лития не так просты, как кажутся — требуют внимательного отношения к производству и проектированию.

Почему такой высокий спрос на литий?

Для аккумуляторов литий — в наибольшей степени приемлемый химический элемент при современных условиях массовой эксплуатации потребительской электроники. Здесь следует оговориться, что для нишевых задач изготовитель может отдать предпочтение другим видам химии (например, никель, свинец и другие). У лития не всё так прекрасно, как хотелось бы, но для определённых задач ему пока нет равных.

Преимущества и недостатки литиевых источников питания мы приводили в нашем специальном материале, рекомендуем ознакомиться.

Выбор лития для аккумуляторов обоснован инженерно-техническими свойствами и экономическими. Относительная доступность ресурса играет важнейшую роль на глобальном рынке. И вот, с чем нам сейчас приходится жить.

Использование аккумуляторов на основе лития

• • В простейшем фонарике один литий-ионный элемент питания;
• • в смартфоне обычно один аккумулятор Li-Ion или Li-Polymer, но с недавних пор их может быть и два;
• • ноутбук включает гораздо больше элементов — от трёх до двенадцати в среднем;
• • тоже самое касается и электроинструмента, где в некоторых случаях может насчитываться 24 ячейки внутри батарейного блока;
• • теперь популярность обретают электромобили на литиевых тяговых батареях с порядка 5000 элементами внутри.

Для одного такого электромобиля с 5000 ячейками понадобится 10 кг лития! Это количество не изменится даже если вы попытаетесь подобрать разные химические соединения.

Откуда вообще взялся литий?

Литий — наиболее лёгкий металл (удельный вес 0,54) и наименее плотный твёрдый элемент из известных.

Главные преимущества лития:

• • хороший электрохимический потенциал;
• • низкая температура плавления.

Литий добывается из минералов в вулканических породах. Они сложены крупными пластами (минерал сподумен). Также извлекается при опреснении воды (рассолы) с высокой концентрацией карбоната лития. Оба способа играют равную роль для производственных процессов.

Карбонат лития является основным источником лития. Это стабильная соль, очищенная для получения металла. С ним обращаются предельно осторожно ввиду его высокой реакционной способности.

Примерно 5,3 тонны карбоната лития требуется для получения 1 тонны лития (источник).

Литий наиболее эффективен в химических источниках тока с жидким или твёрдым электролитом. Этот металл применяют в производстве анодов аккумуляторов и гальванических элементов.

Где добывают литий для аккумуляторов?

Для аккумуляторов добываются литиевые минералы. В издании NS Energy сообщают, что их запасы во всём мире составляют около 80 миллионов тонн и распределяются между следующими крупнейшими регионами.

• • Крупнейшая «заначка» у Боливии — порядка 21 миллиона тонн;
• • на втором месте с 17 миллионами тонн соседняя Аргентина;
• • замыкает тройку литиевых «воротил» Чили с 9 миллионами тонн;
• • американцы (США) обладают 6,8 миллионами тонн (очень крупный запас, следует отметить).
• • столько же и у Австралии с другого конца планеты — 6,5 миллионов тонн лития;
• • чуть меньше только у Китая с оценкой запасов в 4,5 миллиона тонн.

Все упомянутые страны составляют крупнейший стратегический запас лития на планете. По сути они являются хранителями главного ресурса нашего общего безуглеродного будущего.

А что с литием в России — сколько запасов у нас?

Исходя из сведений госпрограммы «Развитие промышленности и повышение её конкурентоспособности» (источник в «Консультанте»), запасы редкоземельных металлов в России оцениваются в 28 миллионов тонн. Из них почти 900 000 тонн относятся к литию (сведения экспертов АКРА).

В иных экспертных оценках (например, подразделениями «Росатома») упоминается в России альтернативный источник. Речь об изобилии свалок и отходов химпроизводства. В их переработке можно добыть значительную долю ценного ресурса.

Всё о производстве литий-ионных аккумуляторов в России

Мы бы хотели сделать особый акцент на том, что в данный момент ни одно из упомянутых государств не использует потенциал внутренней добычи лития более, чем на 40% (что-то производится внутри, что-то импортируется у других). Будущее литиевой эпохи, как считается, ещё не наступило. Но человечество уже на подступах к ней и уже вовсю заглядывает в глубины планеты.

Всё об аккумуляторах

Оставляйте вопросы в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Российские ученые нашли дешевую и надежную замену литиевым аккумуляторам

Техника

14 Июля 2020 10:0214 Июл 2020 10:02 |

Поделиться

Ученые из России разработали технологию использования натрия вместо лития в аккумуляторах. Они смогли добиться схожей емкости АКБ, что делает технологию весьма перспективной на фоне того, что натрий дешевле лития вследствие более широкого его распространения. Кроме того, батареи на его основе намного более стабильны в сравнении с литиевыми.

Достойная замена литию

Российские ученые нашли возможную альтернативу литию для использования в современных аккумуляторах. Команда отечественных специалистов из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН совместно с иностранными коллегами из Центра им. Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе (Германия) под руководством профессора Центра

Аркадия Крашенинникова нашла способ замены этого щелочного металла на другой – натрий.

Как сообщили CNews представители «МИСиС», использование натрия в элементах питания выгодно тем, что он представлен на Земле в значительно большем количестве, чем литий – к примеру, он есть даже в обычной поваренной соли.

При этом его использование в АКБ не приведет к значительной потере емкости в сравнении с батареями на основе лития, который, к тому же, за счет ограниченных запасов этого металла, стоит заметно дороже натрия.

Как натрий работает в аккумуляторах

В ходе исследований российские ученые выяснили, что для достижения схожей с литиевым аккумулятором емкости при использовании натрия нужно «уложить» атомы элементов определенным, многослойным способом. Они экспериментировали с трехслойной структурой – слой атомов натрия сверху и снизу был закрыт слоями графена – перспективного материала, представляющего собой двухмерную решетку из атомов углерода.

Разница между однослойной и многослойной структурами АКБ

Особенный способ укладки атомов натрия заключается в их расположении в несколько слоев, находящихся один над другим. Подобная структура достигается за счет перехода атомов из металла в пространство между двумя листами графена под высоким напряжением, что имитирует процесс заряда аккумулятора.

Получается своего рода «сэндвич» из слоя углерода, двух слоев щелочного металла (натрия) и дополнительного слоя углерода.

При такой структуре емкость аккумуляторов, по словам специалистов, становится схожей с емкостью стандартных литиевых батарей – 335 мАч/гр у натриевых (мАч на один грамм вещества) против 372 мАч/гр у литиевых

Надежность натриевых АКБ

Эксперименты по использованию натрия в элементах питания показали, что увеличение количества слоев не приводит к дестабилизации всего аккумулятора. Если бы вместо натрия применялся литий, эффект был бы прямо противоположный – чем выше число слоев, тем хуже была бы стабильность.

Авторы новой технологии натриевых аккумуляторов не сомневаются в ее эффективности

«Долгое время считалось, что атомы лития в аккумуляторах могут располагаться только в один слой, в противном случае система будет нестабильна. Несмотря на это недавние эксперименты наших коллег из Германии показали, что при тщательном подборе методов можно создавать многослойные стабильные структуры лития между слоями графена.

Это открывает широкие перспективы к увеличению емкости таких структур. Поэтому нам было интересно изучить возможность формирования многослойных структур с другими щелочными металлами, в том числе и с натрием, при помощи численного моделирования», – отметил научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Илья Чепкасов, один из авторов исследования с использованием натрия в аккумуляторах.

Слова Ильи Чепкасова подтвердил его коллега Захар Попов, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» и ИБХФ РАН. Он добавил, что, несмотря на тот факт, что атомы лития гораздо сильнее связываются с графеном, увеличение числа слоев лития приводит к меньшей стабильности. В случае натрия наблюдается обратная тенденция – рост числа слоев этого металла приводит к росту стабильности таких структур.

Отечественные разработчики создадут замену Microsoft System Center

Инновации для промышленности

Преимущество натрия над литием при использовании в элементах питания признал даже сам Джон Гуденаф (John Goodenough), создатель литий-ионной батареи и лауреат многих престижных премий.

Весной 2017 г. совместно с группой исследователей из Техасского университета США он разработал технологию твердотельного аккумулятора с повышенной плотностью энергии. Новый тип батарей выдерживает температур до -60 градусов Цельсия, не взрывается от перегрева или повреждения оболочки, а при утилизации не вредит окружающей среде. Для накапливания энергии в такой батарее вместо лития используется натрий, который можно добывать даже из морской воды.

До отказа от лития еще далеко

На момент публикации материала разработка натриевых аккумуляторов находилась на стадии подготовки к созданию экспериментального образца, который в дальнейшем будет изучаться в лабораторных условиях. Притом выполнять эти работы будут иностранные коллеги российских ученых – из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф.

Несмотря на обилие альтернативных технологий, литиевые аккумуляторы по-прежнему используются повсеместно

Между тем, сроки начала распространения новых АКБ, даже примерные, специалисты не называют. Технология Джона Гуденафа, даже по прошествии более трех лет с момента анонса, тоже пока не применяется в производстве батарей.

Другая разработка «МИСиС»

В августе 2019 г. специалисты «МИСиС» разработали еще одну альтернативу литиевым элементам питания. Как сообщал CNews, они придумали принцип использования растения «борщевик» при производстве электродов для суперконденсаторов (СК). Созданная ими технология была протестирована в лабораторных условиях, и эксперимент завершился успехом.

Threat Intelligence: что это такое и как применить на практике

Безопасность

По задумке ученых из МИСиС, в качестве сырья для производства электродов суперконденсаторов должны использоваться только стебли борщевика. Для их превращения в углеродный материал, а затем и в электроды они подвергаются обработке по особой технологии, включающей в себя ряд этапов, к примеру, обработку в соляной кислоте и насыщение углекислым газом.

• Новые цифровые проекты для отрасли АПК будут представлены на Международном форуме «Kazan Digital Week»

Эльяс Касми




Как перевозить литиевые батареи в самолете • TheDrone.ru

Как перевозить литиевые батареи в самолете

Как перевозить литиевые батареи в самолете

09.02.2017 Команда TheDrone.ru

Чтобы самолет не стал троянским конем, или Беспилотник на борту воздушного судна

«Как перевозить литиевые батареи в самолете. Новые правила перевозки литиевых батарей»

 Во время одной из командировок, удобно устроившись в кресле самолета, я вдруг услышал объявление по громкой связи о том, что обладателям телефонов Samsung Galaxy Note 7, необходимо обратиться к борт-проводникам. Я удивился и подумал: «Жаль, что у меня нет такого крутого телефона, наверное, владельцев этих гаджетов ожидают бонусы или бесплатный  wi-fi в самолете». Однако, мой сосед разуверил меня, рассказав о том, что батареи данных телефонов иногда воспламеняются и даже взрываются.

Оказывается, пассажиров с такими телефонами обязывают сдавать свои устройства в специальные боксы при перелете.

Когда дрон летит в качестве пассажира.

Это был 2015 год. Именно тогда ужесточились международные правила воздушной
перевозки литиевых батарей. Причина — риск воспламенения лития из-за замыкания или механического воздействия. В салоне человек может сам контролировать собственный смартфон, а в багажном или грузовом отсеках своевременно обнаружить и локализовать возгорание не так-то просто. Запрет введен ориентировочно до 2018 года, когда планируется завершение работ над новым стандартом упаковки литий-ионных батарей.

В январе 2017 года у меня состоялась командировка в Самару.  Литий-полимерные аккумуляторы нашего Phantom 4 относятся к классу литий-ионных батарей, на которые распространяются новые правила перевозки.

Напряжение (В) – 15,2

Емкость аккумулятора (мАч) – 5870 или 5,87(А/ч)

15,2 В * 5,87 А/ч = 89,22 (Ватт/ч)

Изучив инструкцию авиакомпании по правилам перевозки батарей, для осуществления своей деятельности мы взяли нашу верную рабочую лошадку, скорее даже Пегаса — DJI Phantom 4 Pro и семь запасных батарей к нему.

При вылете из Москвы нас никто не проверял. Кажется, работники аэропорта Домодедово пока не уделяют этому особого внимания. Однако, на обратном пути в удивительно красивом, современном, комфортабельном воздушном порту Самары, специально отстроенном к Чемпионату Мира по футболу 2018, к новым правилам безопасности полетов относятся с большим пристрастием… А по сему, к нашей компании возникло много вопросов.

Перед входом в аэропорт сотрудница воздушной гавани начала пытливый допрос о том, какие мы везем батареи, и какова их мощность. Удостоверившись, что мы проходим по нормам (до 100 Вт/ч), она, тем не менее, стала звонить начальству. При этом всех остальных пассажиров попросили перейти на другую ленту. Получив «добро» от руководства, администратор попросила взять батареи с собой в ручную кладь. Она не поленилась дойти с нами до стойки регистрации, чтобы лично проконтролировать, что мы не сдали батареи в багаж. После регистрации при личном досмотре уже с другим оператором у нас вновь завязался интересный диалог:

— Что у вас в сумке?

— Батареи

— Какие?

— Литий-ионные

— А сколько они Ампер/час?

Я возразил: «Вы хотели спросить, сколько они Ватт/час»?

Она настаивала:  «Сколько Ампер/час?»

Я начал терпеливо объяснять, что емкость перевозимых нами аккумуляторов находится в пределах разрешенных лимитов (до 100 Вт/ч), утвержденных Правилами перевозки. И эта земная фея воздушных ворот действовала по уже известному нам алгоритму – она начала звонить кому-то загадочному и, вероятно, компетентному, с докладом о перевозке литий-ионных  батарей.  Потом лично проверила мощность аккумуляторов. Не внимая нашим объяснениям, что служба безопасности аэропорта уведомлена о нашем грузе, она еще раз куда-то позвонила и только после этого пропустила в самолет.

После этого приключения, я решил разобраться в вопросе перевозки литиевых  батарей и поделиться с вами информацией.

В феврале 2016г. международная организация гражданской авиации (ICAO) утвердила новые правила провоза литий-ионных аккумуляторов в багажных отделениях гражданских самолетов, которые в рекомендательном порядке распространяются на 191 страну-участницу ICAO, включая Россию. Инструкции предусматривают различные нюансы в зависимости от типа и емкости батарей.

Ниже приведу несколько особо-важных, на мой взгляд, моментов:

• Литий-ионные и литиевые источники тока признаны опасным грузом.
• Батареи или элементы литий-металлические или ионно-литиевые для бытовых электронных устройств, разрешены для перевозки только в ручной клади.
• Изделия, называемые внешними аккумуляторами, рассматриваются как запасные батареи. Контакты батареи должны быть изолированы друг от друга таким образом, чтобы исключалась возможность короткого замыкания.
• Устройства портативные электронные, содержащие литий — металлические, ионно-литиевые элементы или батареи, включая медицинские устройства и бытовую электронную технику (камеры, сотовые телефоны, ноутбуки и планшеты) разрешены к перевозке в том случае, когда они перевозятся пассажирами или экипажем для личного использования. Батареи не должны превышать содержание лития 2 г для литий-металлических батарей и 100 ватт/часов для ионно-литиевых батарей.
• Все источники питания, которые находятся не внутри перевозимой техники, должны быть упакованы так, чтобы была исключена возможность замыкания контактов.

Незнание закона не освобождает от ответственности.

Чтобы в предполетной суматохе впечатления не были омрачены изъятием Вашей техники, предлагаю ознакомиться с оригиналом документа здесь -Правила перевозки опасных грузов ИАТА издание 57, действует с 1 января 2016 г. https://www.iata.org/en/programs/cargo/dgr/download/

Что это значит, или Для тех, у кого время-деньги.

Чтобы очередной раз не утруждать себя перечитыванием 31-страничного документа, я вычленил для себя основное, надеюсь, это будет полезно и Вам:

1. Сдавать литий-ионные аккумуляторы в багаж можно! Для этого батарея должна быть установлена на ваше электронное устройство (или интегрирована в него), емкость батарейки должна быть менее 100 Вт/ч.  При перевозке ионно-литиевых аккумуляторов, удельная мощность которых в ватт-часах более 100 Вт/ч, но не превышает 160 Вт/ч внутри оборудования, требуется разрешение авиакомпании-перевозчика.Например, в правилах перевозки авиакомпаний «Аэрофлот» и «S7» разрешенные нормы удельной мощности составляют от 100 Вт-ч до 160 Вт-ч. Смотрите правила перевозки именно вашей авиакомпании.
2. Запасные, то есть не установленные никуда батареи, провозить в багаже нельзя! Их необходимо брать с собой в салон самолета (ручная кладь), и разрешается провозить два (2) литий- ионных аккумулятора не более 100 Вт/ч каждый. В нашем случае это аккумуляторы для Phantom 4 Pro. Этомогут быть и резервные аккумуляторы для переносных компьютеров, и большинство литий-ионных аккумуляторов для профессионального аудио/видео оборудования. Большинство литий-ионных батарей для приборов общего пользования обладают меньшей мощностью.
3. Батареи, которые имеют повышенное содержание лития, запрещены к перевозке в багажном отделении и могут быть перевезены в качестве опасного груза, в соответствии с правилами IATA.
4. При перевозкезапасные батареи должны отдельно защищаться таким образом, чтобы исключалась возможность короткого замыкания (например, посредством размещения в розничной упаковке, или обматывания лентой открытых полюсов, или размещения каждой батареи в отдельном пластиковом мешке или защитном пакете). Если у батарейки отсутствует упаковка, а сотрудники пропускного пункта считают, что она нужна, пакетики вам выдадут и, даже сами упакуют в них батареи.
5. Стоит заметить, что все остальные типы батарей, в частности щелочные или никель-кадмиевые,могут перевозиться на авиатранспорте, как в ручном, так и в зарегистрированном багаже при условии их корректной защиты от короткого замыкания.

Строгость закона компенсируется, однако…

 

Это все теория, а на практике пока не все так строго.  В реальной жизни можно совершенно спокойно возить в ручной клади до трех (включительно) батарей емкостью до 160 (включительно) Вт/ч остальные (по две) отдать своим попутчикам, желательно непосредственно в процессе досмотра.

Теперь, планируя авиационный перелет, будьте готовы к тому, что у вас запросят информацию о мощности и содержании лития, как в запасных батареях, так и в батареях, которые являются частью оборудования.

Это не просто Правила. Это, прежде всего БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТА. Инструкции здесь всегда пишутся кровью. Чтобы самолет не стал, по Вашей беспечности, троянским конем, перевозящим коварных данайцев в виде литий-ионных и литиевых источников тока, уделите несколько минут Вашего драгоценного времени чтению требований и элементарным расчетам емкости Вашего оборудования. Это сохранит жизнь Вам и целому самолету.

Просто арифметика.

 

Справочно: Как измерить количество лития (2 грамма и более), если оно не указано на источнике питания сложно сказать, а вот ёмкость 100 В/часов, на самом деле, не так сложно. Как она вычисляется: (Емкость Вт/час) = (Емкость А-часов)*(Выходное напряжение, В). Если ток указан в мА, то следует разделить на 1000. То есть 15 000 мА/час равно 15 А/час. 

Возьмем, например, Литий-полимерный аккумулятор для DJI Inspire:

Напряжение (В) – 22,8

Емкость аккумулятора (мАч) – 5700 или 5,7(А/ч)

22,8 В * 5,7 А/ч = 129,96 (Ватт/ч)

Согласно международным правилам такой аккумулятор нельзя перевозить гражданской авиацией, но авиаперевозчики разрешают перевозить аккумуляторы до 160 Ватт/ч, так что перед полетом не поленитесь и ознакомьтесь с правилами Вашего авиаперевозчика, иначе аккумуляторы могут не принять к перевозке.

Безопасных вам полетов! 🙂

Оригинал статьи

Сколько лития содержится в литий-ионном аккумуляторе автомобиля?

Очень простой вопрос! Вы можете подумать, что найти точный ответ на этот вопрос будет очень просто, если у вас есть пять свободных минут и Google… и на самом деле вы ошибаетесь в этом предположении!

Какое мне дело? Почему вас это должно волновать? Потому что мы постоянно видим мусорные статьи с такими заголовками, как «Литий — новый бензин» и т. д. Люди, некоторые из которых заинтересованы (инвесторы в акции лития или люди, занимающиеся короткими продажами акций Tesla и т. материалов, необходимых для изготовления аккумуляторов для аккумуляторных электромобилей (BEV), подключаемых гибридов (PHEV) и электромобилей на водородных топливных элементах (FCEV). Мы также видим, что литий-ионные батареи начинают использоваться в приложениях для хранения/балансировки сети (я не думаю, что это приложение хорошо сочетается с литий-ионными батареями, но это будет предметом следующей статьи). Кажется, что сам факт того, что термин «ионно-литиевая батарея» содержит слово «литий», является достаточным основанием для многих, чтобы сделать вывод о том, что основной проблемой в отношении стоимости материалов батареи, доступности или воздействия на окружающую среду будет литий. Если мы хотим определить, есть ли проблемы с литием, первый вопрос, на который мы должны ответить, — сколько лития нам понадобится для создания парка аккумуляторов для электромобилей.

Первая ссылка, которая появляется при поиске в Google по запросу «сколько лития содержится в литий-ионном аккумуляторе», — это неизменно статья на www.batteryuniversity.com — отличном сайте, спонсируемом канадской фирмой (Cadex Electronics), но не всегда лучше с предоставлением базовых ссылок на то, что там размещено. Также лучше игнорировать все комментарии к статьям там, так как они не проходят модерацию и, следовательно, имеют тенденцию быть полным мусором:

http://batteryuniversity.com/learn/article/availability_of_lithium

Этот источник действительно дает некоторые данные: утверждается, что в батарее Nissan Leaf содержится около 4 кг лития. Если предположить, что автор говорит (или говорил) о батарее Leaf номинальной емкостью 24 кВтч, это около 167 г лития (в батарее) на кВтч номинальной емкости, что, как оказывается, недалеко от номинального значения для Литий-ионные аккумуляторы, если углубиться в литературу.

Немного поискав, вы найдете множество других значений. Вы, как и я, найдете другие данные в литературе и в онлайн-статьях, которые приводят к расчетам и оценкам довольно сильно различающихся значений.

Моя первая попытка ответить на этот вопрос была простой и прямой: я сначала просмотрел веб-сайты, а затем напрямую связался с Tesla, General Motors и Nissan Canada и задал им вопрос. Вот ответ, который я получил:

Очевидно, OEM-производители BEV не хотят отвечать на этот вопрос! Почему бы и нет? Считают ли они информацию «конфиденциальной»? Или пытаются что-то скрыть? Я чувствую, что они просто перегружены запросами информации и не имеют ресурсов или персонала, чтобы ответить на них. Независимо от причин, тот факт, что они не дают никаких ответов, на мой взгляд, является позором, поскольку дезинформация подталкивает людей к неверным выводам о будущем их технологии.

Итак, мы снова должны засучить рукава и выполнить кое-какую работу, в которой не должно быть необходимости.

Теоретическое минимальное содержание лития

Легко вычислить минимальное количество лития, необходимое для получения определенного количества энергии. Литий имеет атомный вес 6,94 г/моль, так что мы уже знаем, что немного (массы) лития имеет большое значение. Вы получаете один электрон на атом лития, а на моль электронов приходится 96485 кулонов. Один ампер – это один кулон в секунду. Измените линейный расчет, и вы получите 3,87 Ач на г лития, что является теоретическим максимумом. Это дает вам от 70 г лития на кВтч для батареи Li-NMC или Li-NCA с номинальным напряжением 3,7 В или 80 г/кВтч для батареи LiFePO4 с номинальным напряжением 3,2 В. Это, очевидно, совершенно неточные значения, поскольку использование лития в любой реальной батарее никогда не может быть 100%. Однако вы заметите, что эти цифры используются в расчетах IATA, необходимых для оценки количества лития в батареях для авиаперевозок.

http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_704a_shipping_lithium_based_batteries_by_air

Базовая оценка составляет 0,3 г Li на Ач, что для одного элемента при номинальном напряжении 3,7 В составляет около 81 г Li/кВтч. Очевидно, что расчеты IATA занижены, так как Li едва удовлетворяет теоретическому минимуму.

Части ионно-литиевой батареи

Я позволю читателю найти одну из миллиона карикатур, показывающих части ионно-литиевой батареи, но вот краткое содержание. Каждая батарея состоит из:

Катоды:  каждая ячейка имеет множество катодов, каждый из которых состоит из токосъемника из алюминиевой фольги, покрытого с обеих сторон тонким слоем порошкового катодного материала, склеенного вместе с небольшим количеством связующего PVDF. Катодный материал представляет собой мелкодисперсный порошок оксида лития-переходного металла, такого как LMO (Li2Mn2O4), Li-NCM (Li (Nix Coy Mnz)O2, где x+y+z = 1) или Li-NCA (Li (NiO. 8 Co 0,15 Al0,05)O2) и может иметь покрытия, наполнители, улучшающие проводимость, и т. д. Обратите внимание, что коэффициенты для смешанных оксидов равны 9.0011 молярных соотношений, а не массовых соотношений, но поскольку атомные веса Ni, Co и Mn настолько близки, это не имеет большого значения для расчетов на уровне обзора, таких как те, что в этой статье. Катодный активный материал может составлять 25-33% от массы элемента, исходя из лучших ссылок, которые я смог найти. Фольги токоприемника составляют еще 13-16% массы ячейки.

Аноды: равное количество анодов, состоящих из токосъемника из медной фольги, покрытого с обеих сторон порошковым графитом или другим графитовым углеродным материалом с добавлением или без добавления кремния, также скрепленных связующим. Анодный активный материал составляет 10-16% от массы ячейки, а токосъемники добавляют еще 18-27%, т.е. меди в этих ячейках больше, чем активного материала анода.

Электролит:  раствор литиевой соли, такой как LiPF6, в органическом растворителе, обычно это смесь этиленкарбоната (ЭК), диметилкарбоната (ДМК), этилметилкарбоната (ЭМС), виниленкарбоната и других специальных добавок, являющихся собственностью батареи. производитель. Электролит, как правило, составляет порядка 10% массы элемента

Сепаратор: тонкая пластиковая мембрана из полиэтилена и/или полипропилена, которая отделяет анод от катода, обеспечивает поры, занятые электролитом, и предназначен для предотвращения роста дендритов металлического лития и образования короткого замыкания анод/катод

Корпус:  много слоев анода, сепаратора и катода укладываются друг на друга, каждая фольга анодного и катодного токосъемников приваривается к клемме, а затем вся сборка помещается в коробку или пакет или скручивается в «рулет из желе». и сложить в цилиндрическую банку. Кожух закрывает компоненты, сохраняет их сухими, поддерживает клеммы и обеспечивает средства сброса давления в случае короткого замыкания или перезарядки элемента. Корпус и терминали снова составляют около 10% массы клетки.

Kushnir et al., указанный ниже, является источником массовых % различных компонентов.

Куда уходит лишний литий?

Мы знаем, что нам потребуется больше, чем теоретический минимум 70-80 г Li/кВтч, но насколько больше?

Читая эту публикацию Уильяма Тахила из Meridian Research (2010), вы можете сильно задуматься о том, сколько лития вам может понадобиться на самом деле. Более короткая сводная версия этой более длинной статьи доступна здесь:

http://evworld.com/article.cfm?storyid=1826

По оценкам Тахила, содержание лития в реальной ионно-литиевой аккумуляторной батарее автомобиля должно составлять порядка 2-3 кг технического карбоната лития. на кВт·ч батареи PHEV, что составляет от 375 до 563 г металлического лития/кВт·ч, т.е. в 5–8 раз превышает теоретически необходимый минимум. Тахил излагает причины такого ожидания, но они состоят из нескольких факторов:

1. Зависимость емкости катода от скорости тока: более высокое потребление тока приводит к более низкой эффективной емкости реальной батареи, как показано на графиках Рагона для катодных полуэлементов. В то время как емкость конкретного катодного материала может составлять X при скорости разряда 1/10C, ​​она может составлять только 1/4X при скорости разряда 2C — аналогично для зарядки. Он предполагает, что только это может представлять потребность в 4-кратном теоретическом литии, необходимом в катодном материале для батареи PHEV 9.0084
2. Необратимая емкость в аноде, т. е. литий, связанный в материале анода, который не может быть высвобожден во время обратимой зарядки/разрядки. Он утверждает, что анод может иметь 50-200 мАч/г, связанную с необратимой емкостью, которую он преобразует в 1/6-1/2 лития в аноде, но не дает ссылки на эти цифры. Он предполагает, что большая часть этого связана с количеством лития, связанного с созданием межфазного слоя твердого электролита (SEI), слоя электролита, который был восстановлен в результате контакта с металлическим литием в аноде. Этот слой проницаем для ионов Li+, но защищает Li анода от дальнейшего воздействия электролита.
3. Омические, поляризационные и массообменные потери энергии в ячейке, которые приводят к потере химической потенциальной энергии в виде тепла в батарее
4. Дополнительная установленная мощность, необходимая для предотвращения высоких и низких состояний заряда (SOC), которые могут потери плюс практическая необходимость обеспечения избыточной емкости, чтобы гарантировать, что батарея имеет достаточную емкость. По его оценкам, практические батареи электромобилей должны быть на 25% больше и, следовательно, содержать на 25% больше лития, чем можно было бы предсказать, исходя из номинальной емкости.
5. Потери при очистке катодного материала и производственных стадиях, которые, по его оценкам, могут составлять до 30% лития-сырца из рудника.

Когда все эти коэффициенты эффективности объединены в цепочку, Тахил приходит к своей оценке 5-8-кратного теоретического содержания лития, или 375-560 г Li/кВтч для батареи PHEV.

Проблемы с оценками Таила

Хотя я буду рад исправиться, если кто-то действительно выступит с разборкой, кислотным расщеплением и анализом ICP коммерческой батареи для электромобилей, демонстрирующим обратное, вот где я думаю, что оценка Таила ошибается:

1. Его статья была написана в 2010 году и не обновлялась. Многое изменилось за десятилетие, прошедшее между тем, когда были написаны его ссылки, и текущим состоянием ионно-литиевых аккумуляторов
2. Современные катодные материалы в современных конфигурациях элементов имеют графики Рагона гораздо более благоприятные, чем те, которые он использовал в своей статье. Емкость гораздо менее чувствительна к скорости разряда при использовании современных материалов.
3. Батарея PHEV имеет наихудший случай потребления тока (скорость C) при разрядке, учитывая, что ее емкость в кВтч намного меньше, чем должна быть батарея BEV при сохранении ее мощности. спрос такой же, т. е. он по-прежнему должен обеспечивать инвертор, приводящий в движение двигатель, столько же кВт, сколько и BEV. Аккумулятор BEV большего размера по своей природе работает с более низким коэффициентом C во время разрядки со значительным запасом, в результате чего
4. Постоянные потери емкости анода в слое SEI значительно преувеличены в его статье по моей оценке, основанной на простом балансе массы и другой литературе, учитывая, что весь электролит составляет только 10% массы элемента.
5. Мне кажется, что Тахил дважды считает некоторые потери Ли. Некоторые из них заложены в измеренной емкости самих материалов анода и катода, а другие учтены в заявленной номинальной емкости аккумулятора в самом транспортном средстве

Соответственно, оценки Тахила кажутся, по крайней мере мне, значительно превышающими реальные требования к литию для реальных батарей BEV. Но у Тахиля есть хорошая мысль: вам нужно извлечь из земли больше лития, чем попадает в саму батарею. На сколько больше? К сожалению, ни у него, ни у меня нет надежной ссылки на эту цифру, хотя его показатель эффективности 70%, вероятно, не так уж далек.

Данн и др., Аргоннская национальная лаборатория (2012)

Этот документ ANL, авторов модели GREET, часто используемой для анализа жизненного цикла в энергетической отрасли, отображается в виде ссылки на странице ResearchGate по этому вопросу, снова довольно высоко в результатах поиска Google: 

https://greet.es.anl.gov/publication-lib-lca

В документе Dunn et al. приведены некоторые оценки, связанные с батареей ЖИО для BEV: 28 кВтч, 463 фунта (210 кг), 33% его масса представляет собой катодный материал ЖИО, что подозрительно похоже на батарею Nissan Leaf 1-го поколения. Исходя из этого, мы можем рассчитать содержание Li около 95 г Li/кВтч. Однако, если это действительно батарея Nissan Leaf 1-го поколения, фактическая номинальная емкость ближе к 21,3 кВтч при паспортной емкости 24 кВтч.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nissan_Leaf

Используя 21,3 кВтч и добавляя еще 10% Li в SEI и электролит в виде LiPF6, мы получаем около 137 г Li в батарее на 1 кВтч эффективной емкости.

Kushnir et al (2015)

Дункан Кушнир из Университета Чалмерса в Швеции приводит некоторые оценки в этой презентации 2015 года, ссылка на которую приведена здесь:

http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/230991/local_2309 .pdf.0003

В частности, Кушнир предоставляет этот график, который ссылается на ранее опубликованную его статью от 2012 года, которая находится за платным доступом Elsevier, поэтому я не собираюсь платить за ее загрузку:

Эта оценка составляет около 160 г литиевого металла. в батарее/кВтч или примерно в 2 раза больше теоретического минимального содержания лития. Как вы увидите, это, похоже, совпадает с приблизительными оценками из других источников.

Интересно отметить, что в приложении к презентации Кушнира приведены составы аккумуляторов для восстановления ресурса за счет переработки. Конечная емкость элементов указана в Втч/кг для батарей NMC333, LFP и LMO, а также масса катода на единицу массы готовых элементов (что составляет примерно 25-27% для представляющих интерес элементов). Из цифр в его Приложении A можно рассчитать диапазон от 106 г Li/кВтч для NMC333 до 137 г/кВтч для ЖМО, плюс около 10% для Li в соли в электролите. Если еще раз подсчитать цифры в Приложении B, содержание лития, доступного для переработки, составит 80-9.4 г Li в аккумуляторе/кВтч, включая катод и электролит, явно ниже реального, учитывая, насколько они близки к теоретическому минимуму.

Оценка Goldman-Sachs

В наши дни люди ленивы и любят получать информацию быстро, даже если это жертвует точностью… и, к сожалению, есть люди, готовые удовлетворить эту очевидную потребность. Visual Capitalist подготовил ряд довольно привлекательных инфографик на тему материалов для аккумуляторов, и они занимают довольно высокие позиции в поиске Google по этой теме. К сожалению, эти инфографики даже не согласуются друг с другом, не говоря уже о других оценках, и при этом они не связывают свои источники, чтобы их можно было проверить.

Возьмем два примера:

Этот номер 2016 года разбросан по всему Интернету.

The Critical Ingredients Needed to Fuel the Battery Boom

Он содержит утверждение, что «Goldman Sachs оценивает, что Tesla Model S с батареей на 70 кВтч использует 63 кг эквивалента карбоната лития. (LCE)», который, по-видимому, взят из следующего отчета за 2015 год (стр. 17) с привлекательным (и совершенно вводящим в заблуждение) заголовком «Что, если я скажу вам… Литий был новым бензином»:

http://www.goldmansachs.com/our-thinking/pages/macroeconomic-insights-folder/what-if-i-told-you/report.pdf

Источник этой оценки Goldman Sachs можно только гадать. они могут сказать вам, если вы заплатили им. Но в обратном порядке это составляет около 209 г металлического лития в аккумуляторе/кВтч.

А вот этот от февраля 2017 года:

Lithium: The Fuel of the Green Revolution

В этой инфографике есть предположение, что Tesla Model S содержит «… до 51 кг литий». Поскольку самой большой батареей Model S является P100D с номинальной емкостью 100 кВт·ч, это означает использование около 510 г Li/кВт·ч — вплоть до верхнего предела оценок Тахиля. Ясно, что авторы здесь, вероятно, перепутали МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ литий (Li) с КАРБОНАТОМ лития (Li2CO3), который наряду с гидроксидом лития является основным коммерческим материалом в литиевой промышленности, и в котором содержится всего 18% лития. Принимая это во внимание, оценка будет 510 * 0,18 = 92 г Li в аккумуляторе/кВтч, что, вероятно, мало. Возможно, это 51 кг лития для батареи на 70 кВтч? Кто знает — ссылки не даются.

Популярность красивой, легко распространяемой и часто неточной информации, подобной этой, меня очень беспокоит. Меня ничуть не удивит, если государственная политика и инвестиционные решения ежедневно принимаются на основе подобного мусора — на слухах и спекуляциях, подкрепленных предвзятостью подтверждения, а не на основе надежных измерений или данных, предоставленных знающими людьми. это лучше всего: OEM-производители фактически производят аккумуляторы для электромобилей.

Итак… Сколько лития содержится в ионно-литиевой батарее электромобиля?

Наилучшая оценка составляет около 160 г металлического лития в батарее на кВтч батареи , или, если хотите, около 850 г эквивалента карбоната лития (ЭЛЭ) в батарее на кВтч. Опять же, я рад исправиться, если кто-то действительно выступит с разборкой, кислотным расщеплением и анализом ICP коммерческой батареи EV, демонстрирующей обратное. До сих пор документы, которые я видел, в которых проводился такой анализ, не предоставили данных, необходимых для сравнения массы лития с исходной емкостью аккумуляторов. Если хотите, вы можете разделить это на оценку Тахила о 70% извлечении при переработке и превратить это в 230 г лития, извлекаемого из земли на киловатт-час произведенной батареи, хотя, опять же, это очень схематичная цифра.

По этому показателю в аккумуляторе E-Fire мощностью 18,5 кВтч LiFePO4 содержится около 3 кг лития в виде лития. Этот литий, как отмечалось в моих предыдущих статьях, устраняет необходимость добычи и переработки многих тысяч кг сырой нефти в бензин, а также все выбросы, связанные с этой деятельностью, плюс сжигание этого бензина. И в конце срока службы батареи, если литий станет достаточно дефицитным, чтобы сделать его достаточно ценным, чтобы это того стоило, весь литий все еще находится в батарее, доступный для переработки.

В моей следующей статье я рассмотрю доступность компонентов металлов в батареях электромобилей, в том числе тот, который больше всего пугает всех, кто, как и я, надеется на быстрое и широкое распространение аккумуляторных электромобилей в будущее. Это будет не литий, а скорее кобальт…

Обновление на конец 2020 года: в твердотельных батареях в конечном итоге будут использоваться твердые литий-металлические аноды, а не графит. Это будет означать, что использование лития на кВтч для литий-ионных твердотельных батарей будет ВЫШЕ – на величину, которая будет варьироваться, но которая легко может составить 50%.

https://www.linkedin.com/pulse/part-2-battery-materials-we-dont-need-worry-paul-martin/

Что нужно знать о спорном вопросе

Сколько лития нужен ли миру?
Мировой рынок лития из щелочного металла быстро растет. Только в период с 2008 по 2018 год годовой объем производства в основных странах-производителях вырос с 25 400 до 85 000 тонн. Важным драйвером роста является его использование в батареях электромобилей. Однако литий также используется в батареях ноутбуков и сотовых телефонов, а также в стекольной и керамической промышленности.

Откуда можно получить литий?
Чили обладает крупнейшими в мире известными запасами лития с 8 миллионами тонн. Это ставит южноамериканскую страну впереди Австралии (2,7 миллиона тонн), Аргентины (2 миллиона тонн) и Китая (1 миллион тонн). В Европе Португалия имеет меньшее количество ценного сырья. Общие мировые запасы оцениваются в 14 миллионов тонн. Это в 165 раз превышает объем производства в 2018 году.




Где добывается больше всего лития?
Австралия с объемом поставок 51 000 тонн в 2018 году была самым важным поставщиком лития, опередив Чили (16 000 тонн), Китай (8 000 тонн) и Аргентину (6 200 тонн). Об этом свидетельствуют данные Геологической службы США (USGS). Четыре упомянутые страны уже давно доминируют на картине, а Австралия только в последние годы явно обогнала Чили.

Чем отличаются методы добычи?
Проще говоря, литий в Австралии поступает из добычи руды, а в Чили и Аргентине литий поступает из соляных пустынь, так называемых саларов. Добыча сырья из саларов осуществляется следующим образом: литийсодержащие соленые воды из подземных озер выносятся на поверхность и испаряются в больших бассейнах. Оставшийся солевой раствор далее обрабатывается в несколько этапов, пока литий не станет пригодным для использования в батареях.

Почему добыча лития подвергается критике?
Всегда есть критические сообщения об извлечении лития из саларов: В некоторых районах местные жители жалуются на усиливающиеся засухи, которые, например, угрожают животноводству или приводят к высыханию растительности. С точки зрения экспертов, до сих пор неясно, в какой степени засуха на самом деле связана с добычей лития. Бесспорно, что для самого производства лития питьевая вода не нужна. С другой стороны, спорным является то, в какой степени добыча соленой воды приводит к притоку пресной воды и, таким образом, влияет на грунтовые воды на краю саларов. Для того чтобы это оценить, потоки подземных вод в пустыне Атакама в Чили, например, еще недостаточно изучены. Помимо добычи лития, возможные факторы влияния включают добычу меди, туризм, сельское хозяйство и изменение климата.




Как Volkswagen получает литий?
Volkswagen очень тесно сотрудничает с поставщиками аккумуляторов, чтобы обеспечить использование лития, добываемого экологически безопасным способом, в цепочке поставок. В прошлом году Volkswagen заключил первоначальный Меморандум о взаимопонимании с китайским поставщиком лития Ganfeng. Ganfeng получает сырье, в частности, из нескольких шахт в Австралии. Литий из Чили также используется в электрических моделях Volkswagen.

Как Volkswagen реагирует на критику в отношении добычи лития?
Volkswagen в настоящее время собирает факты, чтобы составить собственное представление о водоснабжении пустыни Атакама в Чили при поддержке независимых экспертов. В принципе, все поставщики Volkswagen по контракту обязаны соблюдать высокие экологические и социальные стандарты. Это касается и поставщиков лития. Цель состоит в том, чтобы обеспечить устойчивые поставки всего сырья. С этой целью Volkswagen также участвует в таких инициативах, как Responsible Minerals Initiative и Global Battery Alliance Всемирного экономического форума.

Лауреат Нобелевской премии по химии М. Стэнли Уиттингем — на заднем плане полностью электрический Volkswagen ID.3.*

Каковы долгосрочные перспективы спроса на литий?
Сырье остается важным в долгосрочной перспективе, — говорит, например, лауреат Нобелевской премии М. Стэнли Уиттингем, который когда-то заложил научные основы батарей, используемых сегодня. «В ближайшие 10–20 лет это будет литий», — говорит Уиттингем. В то же время можно ожидать резкого роста количества электромобилей — в интересах защиты климата. Только концерн Volkswagen планирует выпустить на дороги около 26 миллионов электромобилей к 2029 году.. В долгосрочной перспективе большая часть используемого сырья будет перерабатываться — это уменьшит потребность в «новом» литии. Однако вряд ли это даст о себе знать до 2030 года, когда использованные аккумуляторы начнут массово возвращать.

*Базовый год: 2018 / Источник: Геологическая служба США — Геологическая служба США

.

Расход топлива

* ID.3: Этот автомобиль еще не выставлен на продажу в Европе


Достаточно ли лития для поддержания роста рынка литий-ионных аккумуляторов?

Литий-ионные аккумуляторы сегодня являются стандартным выбором для большинства персональных электронных устройств и большинства электромобилей, потому что они имеют более высокую плотность энергии, чем другие технологии. Революция в области литий-ионных аккумуляторов началась в начале 1990-х годов после того, как Sony и несколько других компаний выпустили первую коммерческую версию новой аккумуляторной технологии. Теперь, когда литий-ионные батареи являются преобладающим выбором для многих приложений, особенно для электромобилей, вопросы о глобальных поставках лития являются своевременными. Короче говоря, могут ли литий-ионные аккумуляторы масштабироваться с ростом спроса?

Ожидается, что к концу 2015 года на дорогах мира появится более миллиона электромобилей (EV), а все большее число юрисдикций по всему миру серьезно сосредоточится на росте продаж электромобилей, поэтому мы можем ожидать сильного роста спроса на литий-ионные аккумуляторы. . Затраты неуклонно снижались с начала 1990-х годов. Недавний рецензируемый анализ показал, что цены на литий-ионные батареи снижались примерно на 14 процентов в год с 2007 года, и долгосрочная тенденция также совершенно ясна, согласно стандартному эффекту кривой обучения, от 6 до 9 процентов. процентное снижение цены за каждое удвоение объема производства.

Поскольку Tesla продолжает привлекать к себе внимание, давайте посмотрим на тенденции роста литий-ионных аккумуляторов через призму ожидаемого роста Tesla и посмотрим, можем ли мы экстраполировать это на глобальную картину.

Ожидается, что к 2020 году Tesla будет производить 500 000 автомобилей в год. При предполагаемой средней мощности 65 киловатт-часов на автомобиль (с учетом как меньшей батареи ожидаемой модели S, так и более крупных батарей, таких как в P85 и P85D). Для производства 500 000 аккумуляторов емкостью 65 киловатт-часов в год потребуется около 10 кг лития на аккумулятор и 5 млн кг (5000 метрических тонн) рафинированного лития в год.

Tesla также планирует производить батареи, такие как Powerwall, о котором недавно было объявлено, и гораздо более крупные батареи для поддержки сети, а также продавать их третьим сторонам. Ожидаемый годовой спрос Tesla на литий к 2020 году при полном производстве составит около 8000 метрических тонн.

В качестве безумного предположения предположим, что к 2040 году (или, надеюсь, намного раньше) мир увидит 100 заводов по производству аккумуляторов размером с Теслу. Этого достаточно для производства около 100 миллионов электромобилей в год плюс тонна стационарного хранения (мировые продажи автомобилей составляют около 80 миллионов в год, так что 100 миллионов в год кажется правильным, если учесть многолетние продажи в будущем). , с большим населением планеты). Если это так, и основные требования к батареям не изменятся слишком сильно, к 2040 году миру потребуется около 800 000 метрических тонн лития. И это только для производства батарей, не считая многих других применений лития.

Геологическая служба США произвела оценку запасов лития в начале 2015 года, сделав вывод, что в мире достаточно известных запасов примерно на 365 лет при текущем глобальном производстве около 37 000 тонн в год (рис. 1). Текущее производство составляет немногим более одной трети для керамики, почти одну треть для батарей, а последнюю треть используют для различных целей. В том же отчете содержится около 39,5 млн метрических тонн «ресурсов», что является менее твердой категорией, чем «запасы». «Ресурсы» включают в себя запасы, которые могут быть рентабельно извлечены в какой-то момент в будущем, тогда как оценки запасов относятся к текущей экономической целесообразности.

Несмотря на то, что 365 лет резервного предложения звучит очень утешительно, смысл революции электромобилей и стационарных накопителей заключается в том, что текущий спрос резко возрастет, если эти революции действительно произойдут. Сценарий 100 гигафабрик может стать реальностью. И если это произойдет, запас на 365 лет будет меньше запаса на 17 лет (13,5 млн тонн запасов разделить на 800 000 = 16,9 лет).

Рисунок 1: Данные Геологической службы США о добыче и запасах (метрические тонны)

Можно ли масштабировать литиевые батареи? Согласно этой быстрой и чисто спекулятивной математике, короткий ответ таков: с текущими резервами не просто нет, а, черт возьми, нет. С известными «ресурсами» лития в 39,5 млн тонн мы получаем около 50 лет поставок со 100 гигафабриками, что немного более утешительно, но все же не совсем жизнеспособное долгосрочное решение.

Следующий вопрос заключается в том, насколько вероятно, что мировые запасы и ресурсы резко увеличатся.

Пик лития?

Мы можем обоснованно ожидать, что запасы и ресурсы лития будут увеличиваться по мере роста рыночного спроса. Но, как и в случае со всеми ограниченными ресурсами, в какой-то момент мы можем ожидать достижения пика производства. Я довольно подробно писал о дебатах о пике добычи нефти, поэтому было бы справедливо и рационально применить аналогичную аналитическую линзу к производству лития.

Рынок производства лития все еще является довольно новым рынком, поэтому, несмотря на то, что Геологическая служба США и другие уже сделали некоторые оценки запасов и ресурсов, преждевременно делать какие-либо твердые выводы о будущем обнаружении и добыче ресурсов. Мы извлекли по крайней мере один урок из дебатов о нефтяном пике: более высокие цены действительно стимулируют инновации и увеличение добычи, по крайней мере, в США. Интересно, что почти весь рост мировой добычи нефти произошел за счет увеличения добычи нефти в США. . То есть остальному миру едва удалось удержаться на беговой дорожке добычи нефти, даже перед лицом гораздо более высоких цен на нефть.

Несмотря на то, что революция гидроразрыва пласта еще не вышла за пределы США и, возможно, никогда не выйдет, даже значительный рост добычи нефти в США за последние пять лет заставил большинство пиковых нефтяников съесть здоровую порцию вороньего пирога. Они вполне могут выиграть дебаты в ближайшее время, но пока побеждают рог изобилия.

Что касается понятия пикового лития, то между этим товаром и нефтью существует существенная разница, поскольку существует множество готовых заменителей лития, которые можно использовать при производстве аккумуляторов. В приведенном выше отчете Геологической службы США говорится: «Замена соединений лития возможна в батареях, керамике, смазках и промышленном стекле. Примерами являются кальциевые и алюминиевые мыла в качестве заменителей стеаратов в смазках; кальций, магний, ртуть и цинк в качестве анодного материала в первичных батареях; и натриевые и калиевые флюсы в производстве керамики и стекла». Все эти заменители могут столкнуться с теми же ограничениями ресурсов, что и литий, но существует фундаментальная разница между изменением химического состава аккумуляторов и поиском заменителей масла в целом.

Весь мир не может ездить на автомобилях

Даже этот небольшой набросок проблемы подчеркивает очевидный вывод: мы должны сделать все возможное, чтобы уйти от одноместных легковых автомобилей — даже электромобилей — и больше полагаться на умный дизайн города, ходьбу, езду на велосипеде, совместное использование автомобилей, поезда, шаттлы и т. д.

Слонами в этой дискуссии являются Китай, Индия и остальные развивающиеся страны. Население Китая, составляющее 1,3 миллиарда человек, уже имеет примерно вдвое меньше автомобилей, чем население США, несмотря на то, что страна гораздо менее развита в экономическом отношении из-за того, что ее население в четыре раза превышает население США. население почти такое же большое. На рис. 2 показано резкое неравенство в количестве владельцев автомобилей на душу населения («автомобиль» не включает мотоциклы или другие двухколесные транспортные средства).

Рисунок 2: Количество автомобилей на душу населения (на 1000 человек)

Источник: Википедия, подборка различных наборов данных

Что произойдет, когда Китай, Индия и остальные развивающиеся страны в массовом порядке протолкнут для владения личным автомобилем и всеми привилегиями, которые это дает? Что ж, мир определенно не может справиться с этой трансформацией в рамках сегодняшней системы, работающей на ископаемом топливе, и, скорее всего, он не сможет справиться с этим в рамках альтернативной системы, ориентированной на электромобили, из-за ограниченности ресурсов, о которой говорилось выше. Нам нужно серьезно подумать об альтернативах легковым автомобилям, даже если мы признаем, что электромобили намного лучше, чем автомобили с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Мы сталкиваемся с настоящей загадкой, поскольку развивающийся мир стремится стать более похожим на развитый мир.

Тем не менее, есть место для некоторого долгосрочного оптимизма, когда мы смотрим на то, в какой степени сокращается население более чем в половине стран мира сегодня. Но, опять же, есть столько же плохих новостей, смешанных с хорошими, потому что население многих развивающихся стран будет продолжать расти в течение нескольких десятилетий, время, в течение которого экономический рост и количество автомобилей, скорее всего, резко возрастут, если мы сначала не столкнемся с реальными ограничениями ресурсов.

Инвестиции в производство лития?

Эта статья не посвящена инвестиционным последствиям поставок лития, но ранее я предполагал, что инвестирование в биржевой фонд LIT (ETF) — это хороший способ инвестировать в рынок электромобилей в целом. Ожидается, что по мере роста спроса на литий-ионные батареи будет расти и спрос на литий. Товарная цена на литий аккумуляторного качества выросла с 5 180 долларов США за метрическую тонну в 2010 году до 6 800 долларов США за тонну в 2013 году и немного снизилась до 6 600 долларов США в 2014 году. Однако, как и на все товары, цена товара зависит как от спроса, и поставка.

Цена LIT оставалась довольно стабильной в последние пару лет, даже несмотря на то, что продажи электромобилей и цена самого лития сильно выросли, поэтому не факт, что LIT будет автоматически расти с ростом продаж электромобилей. Ясно то, что для инвесторов, желающих завладеть частью рынка электромобилей, LIT является одним из вариантов для этого. И степень существенного роста LIT будет отражать то, насколько хорошо мировое производство лития соответствует спросу. Время от времени мы можем ожидать критических моментов, поэтому мы вполне можем увидеть некоторые пики и спады в LIT по мере того, как глобальный рынок электромобилей нагревается.

В анализе, проведенном Максом Чацко из Motley Fool, рассматривается, достаточно ли поставок лития для удовлетворения спроса на Gigafactory Tesla к 2020 году, и делается вывод о том, что маловероятно, что в ближайшие несколько лет будет достаточно увеличения предложения даже для поддержки единственного завода Tesla, не говоря уже о много, много других подобных заводов, которые должны быть построены, чтобы удовлетворить спрос, если революция электромобилей действительно начнется в следующем десятилетии или двух.