鋰和鈷是目前鋰離子電池的基本組成部分。卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的亥姆霍茲研究所烏爾姆(HIU)的研究人員的分析表明,兩種元素的可用性可能變得嚴重危急。無鈷電池技術,包括基於非關鍵元素(例如鈉,但也包括鎂,鋅,鈣和鋁)的後鋰技術,代表了長期避免這種重要性的可能性。

鋰離子電池

這些結果顯示在Nature Reviews Materials中。

除鋰作為電荷載體外,鈷還是目前鋰離子電池(LIB)中陰極的基本組成部分,它決定了高能量和高功率密度以及長壽命。然而,正如Christoph Vaalma博士等人撰寫的文章所述,該元素正在遭受稀缺和毒性問題的困擾。 “總的來說,LIBs在電動汽車應用(如全電動汽車)中快速增長的市場滲透率將導致對原材料的需求不斷增加,尤其是鋰和鈷,”Stefano Passerini教授一起監督這項研究。與烏爾姆亥姆霍茲研究所的Daniel Buchholz博士。

他們對電池的各種應用進行的直到2050年的基於場景的分析表明,鈷的短缺和價格上漲可能會發生,因為電池的鈷需求量可能是目前確定儲量的兩倍。相比之下,今天確定的鋰儲量預計將減少得多,但產量將不得不大幅增加(可能超過10倍,取決於情況)以匹配未來需求。然而,這兩個要素還受到強烈的地域集中的影響,而且在據報導政治穩定程度較低的國家。據研究人員稱,這引起人們擔心在不久的將來LIBs可能出現的短缺和相關的價格上漲。 “因此,將研究活動擴大到替代電池技術是必不可少的,以減少這些風險並減少對鈷和鋰儲備的壓力,”Daniel Buchholz說。 HIU副主任Stefano Passerini強調:“鋰後系統對電動汽車和固定式應用特別有吸引力,這就是為什麼發揮這些創新型高能電池向市場成熟發展的潛力非常重要和緊迫。

這些結果進一步得到了電動汽車領域的電池應用全球情景的進一步證實,直到2050年,最近在HIU開發並作為書籍章節出版。 “LIB大規模生產中鈷的未來可用性必須歸類為非常關鍵,這也可以從一年內(2016-2017)的鈷價格上漲超過120%明顯看出,”HIU系統分析師Marcel博士韋爾指出。此外,建立具有高回收率的電池經濟性對於降低關鍵材料的壓力肯定是必不可少的。

這兩項研究都強調了基於低成本,豐富且充其量無毒元素的新型電池技術的重要性,顯示了其進一步發展對降低關鍵資源壓力的重要性。為了滿足這一需求,KIT和烏爾姆大學加入了他們的建議,即建立一個卓越的能源儲存超越鋰:為實現可持續未來而設立的新儲存概念,重點開發基於鈉離子,鎂離子和其他電池的產品在豐富的材料上。 Baden-Württemberg太陽能和氫氣研究中心(ZSW)和Justus-Liebig大學Gießen也參與了這些工作。