Pse Kina mund të dominojë prodhimin e baterive litium-jon?

A është litium-jon bateria ideale?

Për shumë vite, nikel-kadmiumi kishte qenë e vetmja bateri e përshtatshme për pajisjet portative nga komunikimet pa tela deri tek kompjuterët celularë.Nikel-metal-hidridi dhe litium-jon u shfaqën në fillim të viteve 1990, duke luftuar hundë me hundë për të fituar pranimin e klientit.Sot, litium-jon është kimia e baterive me rritjen më të shpejtë dhe më premtuese.

Bota po bëhet gjithnjë e më e elektrizuar.Jo vetëm që vendet në zhvillim po rrisin disponueshmërinë e energjisë elektrike për popullsinë e tyre, por elektrifikimi i infrastrukturës ekzistuese të transportit po ecën me ritme të shpejta.Deri në vitin 2040, mbi gjysma e makinave në rrugë parashikohet të furnizohen me energji elektrike.

Një histori e shkurtër e baterive

Bateritë kanë qenë pjesë e jetës sonë të përditshme për një kohë të gjatë.Bateria e parë e vërtetë në botë u shpik në vitin 1800 nga fizikani italian Alessandro Volta.Shpikja përfaqësoi një përparim të jashtëzakonshëm, por që nga ajo kohë ka pasur vetëm një pjesë të vogël të risive të rëndësishme.

E para ishte bateria me acid plumbi, e cila u shpik në 1859. Kjo ishte bateria e parë e ringarkueshme dhe është ende bateria më e zakonshme që përdoret për të ndezur motorët me djegie të brendshme sot.

Ka pasur disa modele inovative të baterive në dy shekujt e fundit, por vetëm në vitin 1980 u shpik një ndryshim i vërtetë i lojës.Kjo ishte kur zbulimet në Universitetin e Oksfordit dhe Universitetin e Stanfordit çuan në zhvillimin e baterisë litium-jon.Sony komercializoi baterinë e parë litium-jon në 1991.

Çfarë është kaq e veçantë për litium?

Litiumi është një metal i veçantë në shumë mënyra.Është i lehtë dhe i butë — aq i butë sa mund të pritet me thikë kuzhine dhe me densitet kaq të ulët sa noton në ujë.Është gjithashtu i ngurtë në një gamë të gjerë temperaturash, me një nga pikat më të ulëta të shkrirjes nga të gjitha metalet dhe një pikë vlimi të lartë.

Ashtu si metali i tij alkali, natriumi, litiumi reagon me ujin në formë të dukshme.Kombinimi i Li dhe H2O formon hidroksid litium dhe hidrogjen, të cilët zakonisht shpërthejnë në flakë të kuqe.

Ka shumë aspekte për Bateri litium-jon siguri në të gjithë proceset e tij të projektimit, duke përfshirë strukturën e sigurt të baterisë, lëndët e para të sigurta, funksionet mbrojtëse dhe certifikatat e sigurisë.Kur u intervistua nga China Electronics News, Z. Su Jinran, zëvendës kryeinxhinieri, tha se siguria e produktit filloi në dizajnimin e produktit, prandaj zgjedhja e materialeve të duhura të elektrodës, ndarësve dhe elektroliteve janë përparësia e parë për dizajnimin e sigurt të baterive.Për materialet e anodës së baterisë, materialet treshe, litiumi i manganit dhe fosfati i hekurit të litiumit, të cilat janë përdorur gjerësisht në dizajnimin e baterive dhe kanë dhënë performancë të kënaqshme, janë më të sigurta se kobaltati tradicional i litiumit dhe litiumi i nikelit.

Bateritë litium-jon janë të njohura sepse kanë një numër avantazhesh të rëndësishme ndaj teknologjive konkurruese:

● Në përgjithësi janë shumë më të lehta se llojet e tjera të baterive të rikarikueshme të së njëjtës madhësi.Elektrodat e një baterie litium-jon janë bërë nga litium i lehtë dhe karboni.Litiumi është gjithashtu një element shumë reaktiv, që do të thotë se shumë energji mund të ruhet në lidhjet e tij atomike.Kjo përkthehet në një densitet shumë të lartë energjie për bateritë litium-jon.Këtu është një mënyrë për të marrë një perspektivë mbi densitetin e energjisë.Një bateri tipike litium-jon mund të ruajë 150 vat-orë energji elektrike në 1 kilogram bateri.Një paketë baterie NiMH (hidrid nikel-metal) mund të ruajë ndoshta 100 vat-orë për kilogram, megjithëse 60 deri në 70 vat-orë mund të jenë më tipike.Një bateri me acid plumb mund të ruajë vetëm 25 vat-orë për kilogram.Duke përdorur teknologjinë e acidit plumb, duhen 6 kilogramë për të ruajtur të njëjtën sasi energjie që mund të përballojë një bateri litium-jon prej 1 kilogramësh.Ky është një ndryshim i madh [burimi: Everything2.com ].

● Ata mbajnë përgjegjësinë e tyre.Një paketë baterish litium-jon humbet vetëm rreth 5 përqind të ngarkesës së saj në muaj, krahasuar me një humbje prej 20 përqind në muaj për bateritë NiMH.

● Nuk kanë efekt memorie, që do të thotë se nuk duhet t'i shkarkosh plotësisht përpara se t'i karikosh, si me disa kimikate të tjera të baterive.

● Bateritë litium-jon mund të përballojnë qindra cikle ngarkimi/shkarkimi.

● Kjo nuk do të thotë se bateritë litium-jon janë të përsosura.Ata gjithashtu kanë disa disavantazhe:

● Fillojnë të degradohen sapo dalin nga fabrika.Ato do të zgjasin vetëm dy ose tre vjet nga data e prodhimit nëse i përdorni apo jo.

● Janë jashtëzakonisht të ndjeshëm ndaj temperaturave të larta.Nxehtësia bën që paketat e baterive litium-jon të degradohen shumë më shpejt se zakonisht.

● Nëse e shkarkoni plotësisht një bateri litium-jon, ajo është e shkatërruar.

● Një paketë baterish litium-jon duhet të ketë një kompjuter në bord për të menaxhuar baterinë.Kjo i bën ato edhe më të shtrenjta se sa janë tashmë.

● Ekziston një shans i vogël që, nëse një paketë baterie litium-jon dështon, ajo të shpërthejë në flakë.

Vendosja standarde e bazuar në inovacion

Për shkak të kompleksitetit në mekanizmin e sigurisë së baterive litium-jon, veçanërisht ndikimin në sigurinë pas ripërdorimit të baterive, procesi i të kuptuarit të sigurisë së baterive litium-jon dhe vendosja e standardeve të tij duhet të jetë gradual dhe progresiv.Gjithashtu duhet të merret parasysh zhvillimi dhe aplikimi i teknikave të kontrollit të jashtëm.Su sugjeroi se si vendosje Bateri litium-jon standardet e sigurisë është një punë shumë teknike, si profesionistë të përcaktimit të standardeve nga organet e standardizimit të baterive ashtu edhe specialistë teknikë nga industria e baterive, përdoruesit dhe zonat e kontrollit elektronik duhet të marrin pjesë në proces, duke përfshirë punimet e verifikimit eksperimental.

Inxhinieri i lartë nga Instituti i Standardizimit të Elektronikës në Kinë, Z. Sun Chuanhao, tha se bateritë litium-jon aktualisht mund të ndahen në lloje të energjisë dhe lloje të energjisë.Meqenëse këto dy produkte kanë dallime në materiale dhe struktura projektimi, metodat dhe kërkesat e tyre të testimit janë të ndryshme, madje edhe në të njëjtat kushte sigurie.Të ashtuquajturat bateri portative i përkasin llojit të energjisë, duke përfshirë bateritë litium-jon që përdoren në telefonat celularë, laptopët, kamerat dixhitale dhe videokamerat, ndërsa bateria e tipit të energjisë është për veglat elektrike, biçikletat elektrike dhe automjetet elektrike.

Sipas organizatës kërkimore BloombergNEF, çmimi mesatar i ponderuar i paketës së baterive litium-jon (i cili përfshin qelizën dhe paketën) ra 85% nga 2010-18, duke arritur një mesatare prej 176 $/kWh.BloombergNEF projekton më tej që çmimet do të bien në 94 dollarë/kWh deri në vitin 2024 dhe 62 dollarë/kWh deri në vitin 2030.

Kjo kurbë e kostos në rënie ka implikime të rëndësishme për çdo kompani që përdor bateritë në shërbimin e saj, ose për ato që kanë nevojë për të ruajtur energjinë (p.sh., prodhuesit e energjisë).Deri më sot, shumica e shitjeve të baterive litium-jon kanë qenë në sektorin e elektronikës së konsumit, por shitjet e ardhshme do të drejtohen gjithnjë e më shumë nga makinat elektrike.

Shumica e makinave në rrugë sot përdorin ende një bateri me acid plumbi dhe një motor me djegie të brendshme.Por shitjet e automjeteve elektrike – të fuqizuara nga bateritë litium-jon – janë rritur më shumë se dhjetëfish në pesë vitet e fundit.Më tej, gjithnjë e më shumë vende po vendosin ndalime të ardhshme për makinat bazuar në djegien e brendshme, me shpresën që automjetet elektrike përfundimisht do të dominojnë transportin personal.

Kjo, natyrisht, do të thotë një kërkesë shumë më e madhe në të ardhmen për bateri.Aq shumë që prodhuesi i automjeteve elektrike Tesla, në partneritet me Panasonic, po investon miliarda dollarë për të ndërtuar fabrika të reja të baterive litium-jon.Megjithatë, prodhuesit amerikanë të baterive litium-jon po mbeten prapa në pjesën e tregut.

Një treg i lidhur me rritje për bateritë litium-jon është në aplikimet industriale të rënda si kamionët ngritës, fshirëset dhe pastruesit, aplikacionet e mbështetjes në tokë të aeroportit dhe automjetet me drejtim automatik (AGV).Këto aplikacione të veçanta janë shërbyer historikisht nga bateritë me acid plumbi dhe motorët me djegie të brendshme, por ekonomia është zhvendosur me shpejtësi në favor të baterive litium-jon.

Kina në sediljen e shoferit

Sipas një analize nga BloombergNEF, në fillim të vitit 2019 kishte 316 gigavat-orë (GWh) të kapacitetit global të prodhimit të qelizave të litiumit.Kina është shtëpia e 73% të këtij kapaciteti, e ndjekur nga SHBA, shumë prapa në vendin e dytë me 12% të kapacitetit global.

Kapaciteti global parashikohet të rritet fuqishëm deri në vitin 2025 kur BloombergNEF parashikon 1,211 GWh kapacitet global.Kapaciteti në SHBA parashikohet të rritet, por më ngadalë se kapaciteti global.Kështu, pjesa e SHBA-së në prodhimin global të qelizave të litiumit parashikohet të tkurret.

Tesla po përpiqet ta zgjidhë këtë problem duke ndërtuar fabrikat e veta të baterive, por për kompanitë që furnizojnë një gamë të gjerë të këtyre llojeve të baterive, si OneCharge me bazë në Kaliforni, gjetja e furnitorëve lokalë është dëshmuar të jetë sfiduese.Kohët e fundit fola me CEO të OneCharge, Alex Pisarev, i cili theksoi sfidat me të cilat është përballur kompania e tij:

"Prodhuesit amerikanë do të ishin të lumtur të përdornin qelizat e litium-jonit të prodhuara në SHBA," më tha Pisarev, "por kjo nuk është realiste sot.Kështu që ne duhet të vazhdojmë t'i importojmë ato nga Kina.”

Kina po ndjek të njëjtën rrugë që bëri më parë me panelet diellore.Ndërsa qelizat diellore u shpikën nga inxhinieri amerikan Russell Ohl, sot Kina dominon tregun global të paneleve diellore.Tani Kina është e fokusuar në kontrollin e prodhimit botëror të baterive me jon litium.

A është e preferueshme që të kemi teknologjitë më të lira të mundshme të gjelbra, edhe nëse kjo do të thotë t'i dorëzohet prodhimi vendeve të tjera?Çmimet e ulëta të paneleve diellore kanë ndihmuar në nxitjen e një shpërthimi të rritjes së re të PV-ve diellore, dhe kjo, nga ana tjetër, ka mbështetur shumë vende pune në SHBA.Por pjesa më e madhe e këtyre paneleve janë prodhuar në Kinë.Administrata Trump është përpjekur ta adresojë këtë duke vendosur tarifa për panelet diellore të importuara, por këto tarifa janë kundërshtuar fuqishëm nga shumica e industrisë diellore të SHBA.

Kina ka një avantazh të madh të punës së lirë, gjë që e ka lejuar atë të dominojë shumë industri prodhuese.Por Kina gjithashtu ka më shumë rezerva litiumi dhe prodhim shumë më të madh të litiumit sesa SHBA-ja Në vitin 2018, prodhimi kinez i litiumit ishte 8,000 tonë metrikë, i treti midis të gjitha vendeve dhe gati dhjetë herë prodhimi i litiumit në SHBA.Rezervat kineze të litiumit në vitin 2018 ishin një milion tonë metrikë, gati 30 herë më shumë se niveli i SHBA-së.

Rruga Përpara

Tendencat sinjalizojnë se bateritë litium-jon do të zhvendosin gjithnjë e më shumë bateritë me acid plumbi në sektorët e transportit dhe pajisjeve të rënda.Ky është një zhvillim kritik në një botë që përballet me emetimet rekord të dioksidit të karbonit.

Por me një avantazh të tillë si në kostot e prodhimit ashtu edhe në disponueshmërinë e lëndës së parë, a mund të konkurrojë SHBA-ja me Kinën në tregun botëror?Nëse jo, ndërsa një numër në rritje i baterive litium-jon arrijnë fundin e jetës së tyre të përdorshme, a mund të zhvillojnë SHBA një treg konkurrues për litiumin e ricikluar?

Këto janë pyetje të rëndësishme që duhet të adresohen.

Është e paqartë se si Kina do të përballet me sfida të tilla, por duke pasur parasysh ndjekjen e pamëshirshme të litiumit dhe rëndësinë strategjike që i kushton metalit, zgjidhjet pa dyshim do të gjenden.Në shumë mënyra, përqafimi i transportit të gjelbër nga Kina është një gjë e mirë, pasi zgjeron interesin në këtë sektor dhe nxit vendet konkurruese të përpiqen të kapin pjesën e tyre të furnizimit me litium dhe tregun e baterive të rikarikueshme.Rreziku është se ata vazhdojnë të mbeten prapa, duke e lënë Kinën me një monopol mbi atë që së shpejti mund të bëhet një sektor kryesor i transportit.

Më ndiqni Cicëroj ose LinkedIn .Shikoni timen faqe interneti ose disa nga punët e mia të tjera këtu.