Zergatik Txinak menderatu dezake litio-ioizko bateriaren ekoizpena

Litio-ioi bateria ideala al da?

Urte askotan, nikel-kadmioa ekipo eramangarrietarako bateria egoki bakarra izan zen hari gabeko komunikazioetatik hasi eta informatika mugikorreraino.Nickel-metal-hidruroa eta litio-ioia sortu ziren 1990eko hamarkadaren hasieran, sudur-sudurrarekin borrokan bezeroen onarpena lortzeko.Gaur egun, litio-ioi baterien kimika hazten eta itxaropentsuena da.

Mundua gero eta elektrifikatuagoa da.Garapen-bidean dauden herrialdeek beren populazioentzako elektrizitatearen erabilgarritasuna areagotzeaz gain, dauden garraio-azpiegituren elektrifikazioa erritmo bizian doa.2040rako, errepideetako autoen erdiak baino gehiago elektrizitatez elikatuko direla aurreikusten da.

Baterien historia laburra

Pilak gure eguneroko bizitzan parte dira aspalditik.Munduko lehen benetako bateria Alessandro Volta fisikari italiarrak asmatu zuen 1800. urtean.Asmakizunak aurrerapen nabarmena suposatu zuen, baina ordutik berrikuntza esanguratsu gutxi batzuk besterik ez dira egon.

Lehenengoa berun-azido bateria izan zen, 1859an asmatu zena. Hau izan zen lehen bateria kargagarria eta gaur egun barne-errekuntzako motorrak martxan jartzeko erabiltzen den bateria da oraindik.

Azken bi mendeetan bateria-diseinu berritzaile batzuk egon dira, baina 1980ra arte ez zen asmatu benetako joko-aldaketarik.Oxfordeko eta Stanfordeko Unibertsitateko aurrerapenek litio-ioizko bateriaren garapena ekarri zuten orduan.Sonyk 1991n merkaturatu zuen litio-ioizko lehen bateria.

Zer du berezi litioak?

Litioa metal berezi bat da zentzu askotan.Argia eta leuna da, hain biguna, sukaldeko aizto batekin moztu daitekeen eta hain dentsitate baxua non ur gainean flotatzen baitu.Tenperatura sorta zabalean ere solidoa da, metal guztien urtze-puntu baxuenetakoa eta irakite-puntu altua duena.

Metal alkalinoak bezala, sodioak, litioak urarekin erreakzionatzen du forma ikusgarrian.Li eta H2O konbinazioak litio hidroxidoa eta hidrogenoa eratzen ditu, normalean su gorrian lehertzen direnak.

Alderdi asko daude Litio-ioizko bateria segurtasuna bere diseinu-prozesuetan zehar, bateriaren egitura segurua, lehengai seguruak, babes-funtzioak eta segurtasun-ziurtagiriak barne.China Electronics News-ek elkarrizketatu zuenean, Su Jinran jaunak, ingeniari-buruordeak, esan zuen produktuen segurtasuna produktuen diseinuan hasi zela, beraz, elektrodo-material, bereizgailu eta elektrolito egokiak hautatzea bateria seguruaren diseinurako lehen lehentasuna da.Bateriaren anodoen materialetarako, material ternarioak, manganeso-litioa eta litio-burdin fosfatoa, bateriaren diseinuan oso erabiliak izan eta errendimendu onak eman dituztenak, litio-kobaltato eta nikel-litio tradizionalak baino seguruagoak dira.

Litio-ioizko bateriak ezagunak dira teknologia lehiakideekiko abantaila garrantzitsu batzuk dituztelako:

● Oro har, tamaina bereko beste bateria kargagarri batzuk baino askoz arinagoak dira.Litio-ioizko bateria baten elektrodoak litio eta karbono arinez eginda daude.Litioa ere oso elementu erreaktiboa da, hau da, energia asko gorde daiteke bere lotura atomikoetan.Honek litio-ioizko bateriek energia-dentsitate oso altuan eragiten du.Hona hemen energia-dentsitatearen ikuspegia lortzeko modu bat.Litio-ioizko bateria tipiko batek 150 watt-orduko elektrizitatea gorde dezake 1 kilogramo baterian.NiMH (nikel-metal hidruroa) bateria-pakete batek agian 100 watt-ordu gorde ditzake kilogramo bakoitzeko, nahiz eta 60 eta 70 watt-ordu ohikoagoak izan.Berun-azido bateria batek kilogramo bakoitzeko 25 watt-ordu bakarrik gorde ditzake.Berun-azidoaren teknologia erabiliz, 6 kilogramo behar dira 1 kilogramo litio-ioizko bateria batek eraman dezakeen energia kopuru bera gordetzeko.Alde handia da [iturria: Everything2.com ].

● Euren karguari eusten diote.Litio-ioizko bateria-pakete batek kargaren ehuneko 5 inguru galtzen du hilean, NiMH baterien hilean ehuneko 20 galtzen denaren aldean.

● Ez dute memoria efekturik, eta horrek esan nahi du ez dituzula guztiz deskargatu behar kargatu aurretik, beste bateria batzuen kimikarekin bezala.

● Litio-ioizko bateriek ehunka karga/deskarga ziklo jasan ditzakete.

● Horrek ez du esan nahi litio-ioizko bateriak akatsik gabekoak direnik.Desabantaila batzuk ere badituzte:

● Lantegitik irten orduko degradatzen hasten dira.Fabrikazio datatik bizpahiru urte baino ez dute iraungo, erabili ala ez.

● Tenperatura altuekiko oso sentikorrak dira.Beroak litio-ioizko bateriak normalean baino askoz azkarrago degradatzen ditu.

● Litio-ioizko bateria guztiz deskargatzen baduzu, hondatu egingo da.

● Litio-ioizko bateria batek barneko ordenagailu bat izan behar du bateria kudeatzeko.Horrek lehendik baino are garestiagoak bihurtzen ditu.

● Aukera txiki bat dago, litio-ioizko bateria batek huts egiten badu, sutan pizteko.

Berrikuntzan oinarritutako estandar ezarpena

Litio-ioizko bateriaren segurtasun-mekanismoaren konplexutasuna dela eta, batez ere bateriak berrerabili ondoren segurtasunean duen eragina, litio-ioizko bateriaren segurtasuna ulertzeko eta bere estandarrak ezartzeko prozesua pixkanaka eta progresiboa izan behar da.Eta kanpoko kontroleko teknikak garatzea eta aplikatzea ere kontuan hartu behar da.Suk hori iradoki zuen ezarpen gisa Litio-ioizko bateria segurtasun-arauak oso lan teknikoa da, bai bateriaren estandarizazio-organoetako estandar ezarpeneko profesionalek bai bateria-industriako espezialista teknikoek, erabiltzaileek eta kontrol elektronikoko arloek prozesuan parte hartu behar dute, egiaztapen-lan esperimentalak barne.

Sun Chuanhao Txinako Elektronikako Normalizazio Institutuko goi ingeniariak esan zuen gaur egun litio-ioizko bateriak energia mota eta potentzia motatan bana daitezkeela.Bi produktu hauek materialen eta diseinu-egituretan desberdintasunak dituztenez, haien proba-metodoak eta eskakizunak desberdinak dira, baita segurtasun-baldintza berdinetan ere.Bateria eramangarriak deiturikoak energia motakoak dira, telefono mugikorretan, ordenagailu eramangarrietan, kamera digitaletan eta bideo-kameretan erabiltzen diren litio-ioizko bateriak barne, eta potentzia motako bateria erreminta elektrikoetarako, bizikleta elektrikoetarako eta ibilgailu elektrikoetarako da.

BloombergNEF ikerketa-erakundearen arabera, bolumen-haztatuta litio-ioizko bateriaren batez besteko prezioa (zelula eta paketea barne) % 85 jaitsi zen 2010-18 bitartean, eta batez beste 176 $/kWh-ra iritsi zen.BloombergNEFek aurreratu du prezioak 2024rako 94 $/kWh eta 2030erako 62 $/kWh-ra jaitsiko direla.

Kostu-kurba murrizketa honek ondorio garrantzitsuak ditu bere zerbitzuan bateriak erabiltzen dituen edozein enpresarentzat edo energia biltegiratzeko beharra dutenentzat (adibidez, energia ekoizleentzat).Orain arte, litio-ioizko baterien salmenta gehienak kontsumo elektronikoen sektorean izan dira, baina etorkizuneko salmentak gero eta gehiago bultzatuko dituzte auto elektrikoek.

Gaur egun errepideetako auto gehienek berun-azido bateria eta barne-errekuntzako motorra erabiltzen dituzte.Baina ibilgailu elektrikoen salmentak —litio-ioizko bateriek elikatuta— hamar aldiz baino gehiago hazi dira azken bost urteotan.Gainera, gero eta herrialde gehiagok etorkizunean debekuak ezartzen dizkie barne-errekuntzan oinarritutako autoei, azkenean ibilgailu elektrikoak garraio pertsonala nagusituko direlakoan.

Horrek, noski, etorkizuneko pilen eskaera askoz handiagoa dakar.Hainbeste, Tesla ibilgailu elektrikoen fabrikatzaileak, Panasonic-ekin lankidetzan, milaka milioi dolar inbertitzen ari da litio-ioizko bateria-fabrika berriak eraikitzeko.Hala ere, AEBetako litio-ioizko bateria ekoizleak atzeratuta daude merkatu kuotan.

Litio-ioizko baterien hazkuntza-merkatua industria astuneko aplikazioetan dago, hala nola, igogailuak, garbigailuak eta garbigailuak, aireportuko lurrean eusteko aplikazioak eta gidatutako ibilgailu automatikoak (AGV).Aplikazio nitxo hauek historikoki berun-azidozko bateriak eta barne-errekuntzako motorrek erabili dituzte, baina ekonomia azkar aldatu da litio-ioizko baterien alde.

Txina Gidariaren Aulkian

BloombergNEF-ek egindako analisi baten arabera, 2019 hasieran 316 gigawatt-orduko (GWh) zeuden litio-zelulak fabrikatzeko ahalmen globala.Txina da ahalmen horren %73a, eta ondoren AEBak daude, bigarren postuan oso atzetik, mundu mailako ahalmenaren %12rekin.

Kapazitate globala 2025erako indartsu haziko dela aurreikusten da BloombergNEFek 1.211 GWh ahalmen globala aurreikusten duenean.AEBetan gaitasuna haziko dela aurreikusten da, baina ahalmen globala baino motelagoa.Horrela, litio-zelulen fabrikazio globalaren AEBetako kuota murriztu egingo dela aurreikusten da.

Tesla arazo honi aurre egiten saiatzen ari da bere bateria-fabrikak eraikiz, baina bateria mota asko hornitzen dituzten enpresentzat, Kaliforniako OneCharge adibidez, tokiko hornitzaileak aurkitzea zaila dela frogatu da.Duela gutxi OneChargeko CEO Alex Pisarev-ekin hitz egin nuen, eta bere enpresak izan dituen erronkak nabarmendu zituen:

«AEBetako fabrikatzaileak pozik erabiliko lituzke litio-ioizko zelulak», esan zidan Pisarevek, «baina hau ez da errealista gaur egun.Beraz, Txinatik inportatzen jarraitu behar dugu».

Txina lehen eguzki plakekin egin zuen bide bera hartzen ari da.Eguzki-zelulak Russell Ohl ingeniari estatubatuarrak asmatu zituen bitartean, gaur egun Txina da nagusi eguzki-panelen merkatu globala.Orain Txina litio ioizko baterien munduko ekoizpena kontrolatzera bideratuta dago.

Hobe al da ahalik eta teknologia berde merkeenak izatea, nahiz eta horrek fabrikazioa beste herrialde batzuei lagatzea esan nahi?Eguzki panelen prezio baxuek eguzki fotovoltaikoen hazkunde berriaren eztanda bultzatzen lagundu dute, eta horrek, aldi berean, AEBetako lanpostu asko lagundu ditu.Baina panel horien zatirik handiena Txinan egiten da.Trump Administrazioa horri aurre egiten saiatu da inportatutako eguzki-panelei tarifak jarriz, baina tarifa horiei gogor aurka egin diete AEBetako eguzki-industria gehienek.

Txinak eskulan merkearen abantaila handia du, eta horri esker, manufaktura-industria askotan nagusitu da.Baina Txinak litio-erreserba gehiago eta AEBek baino askoz ere litio-ekoizpen handiagoa du 2018an, Txinako litio-ekoizpena 8.000 tona metrikokoa izan zen, herrialde guztien artean hirugarrena eta ia hamar aldiz AEBetako litio-ekoizpena.Txinako litio erreserbak 2018an milioi bat tona metriko ziren, ia 30 aldiz AEBetako maila.

Aurrera Bidea

Joerek adierazten dute litio-ioizko bateriak gero eta gehiago lekuz aldatuko dituztela berun-azidozko bateriak garraioaren eta ekipamendu astunen sektoreetan.Garapen kritikoa da karbono dioxidoaren isuri errekorrekin borrokan ari den munduan.

Baina hala nola fabrikazio kostuetan eta lehengaien erabilgarritasunean abantaila batekin, AEBak Txinarekin lehiatu al daitezke munduko merkatuan?Hala ez bada, gero eta gehiago litio-ioizko bateriak bizitza erabilgarriaren amaierara iristen diren heinean, AEBek litio birziklatuaren merkatu lehiakor bat garatu al dezakete?

Landu beharreko galdera garrantzitsuak dira.

Ez dago argi Txinak nola aurre egingo dien halako erronkei, baina litioaren etengabeko bila dabilen eta metalari ematen dion garrantzia estrategikoa ikusita, irtenbideak aurkituko dira zalantzarik gabe.Zentzu askotan, Txinak garraio berdearen besarkatzea ona da, sektorearekiko interesa zabaltzen duelako eta nazio lehiakideak bultzatzen baititu litio-hornikuntzaren eta bateria kargagarrien merkatuaren kuota lortzen saiatzera.Arriskua atzean geratzen jarraitzea da, Txina laster garraio sektore nagusi bihurtu daitekeenaren monopolioa utziz.

Jarrai iezadazu Twitter edo LinkedIn .Begiratu nire webgunea edo hemengo nire beste lan batzuk.