Temna plat elektrike

Tehnika

Redki materiali v akumulatorjih električnih avtov


Litij-ionska tehnologija se je dokončno uveljavila kot nosilna tehnologija shranjevanja električne energije; brez litij-ionskih akumulatorjev ni električnih avtomobilov in s tem tudi ne električne mobilnosti. A litij-ionski akumulatorji so narejeni iz nekaterih surovin, ki jih že zdaj ni v izobilju, ob ambicioznih načrtih izdelovalcev avtomobilov in zagovornikov električne mobilnosti pa bo povpraševanje po teh materialih poletelo v višave – in trčilo na veliko težavo: pomanjkanje litija in nekaterih drugih mineralov.

Električna mobilnost je v razmahu; zdi se, da ponudba električnih avtomobilov na trgu z vsakim mesecem raste s skoraj eksponentno krivuljo. Če bo šlo tako naprej tudi v prihodnjih mesecih in letih, se globalne napovedi o več kot 30-odstotnem deležu električnih avtov do leta 2040 zdijo povsem uresničljive.
A ob vseh ostalih izzivih se bo morala električna mobilnost zelo kmalu soočiti še z eno, morda najvišjo oviro: pomanjkanjem – in tudi ceno – surovin in materialov, ki so potrebni za izdelavo litij-ionskih akumulatorjev. V razvojnih laboratorijih sicer že danes nastajajo akumulatorji drugačnih zasnov in tehnologij, a vsaj v dogledni prihodnosti bodo avtomobili električno energijo črpali iz sklopov litij-ionskih akumulatorjev.

Grafit, litij, mangan, kobalt in nikelj

Galvanski člen v akumulatorjih oziroma baterijah sestavljajo anoda, katoda in elektrolitska tekočina med obema pol-členoma. Pri litij-ionskih akumulatorjih je anoda običajno iz grafita, vlogo elektrolita imajo litijeve soli, katoda pa je – glede na zasnovo akumulatorja – lahko iz kobalta, mangana, zmesi kobalta, niklja in aluminija ali zmesi kobalta, niklja in mangana. Grafit, kobalt, nikelj, aluminij, mangan in litij so torej ključni materiali za izdelavo litij-ionskih akumulatorjev oziroma baterij. Mangana in aluminija je na trgu rudnin dovolj, zato sta tudi ceni za obe surovini razmeroma nizki, malce drugače pa je videti trg ostalih surovin, ki so potrebne za izdelavo akumulatorjev.

Litija je dovolj – za današnje potrebe

Litij, ki v akumulatorjih služi kot elektrolit in ki ga je količinsko v celicah akumulatorjev največ od omenjenih surovin, na trg večinoma prihaja iz južnoameriških držav Argentine, Čila in Bolivije. Južnoameriški rudniki pridobijo 75 odstotkov svetovne proizvodnje litija, proizvodnja pa zadošča za pokritje trenutnih potreb. Po besedah analitikov utegne povpraševanje preseči ponudbo le v primeru uresničitve najbolj optimističnih napovedi o razmahu električnih avtomobilov, pa še pri tem naj bi šlo le za začasno pomanjkanje, ki naj bi ga rešilo povečanje proizvodnje oziroma pridobivanja litija.

Povpraševanje po litiju:

2016: 75.000 ton
2020: 150.000 ton

Etični vidik kobalta

Povsem drugačna je zgodba s kobaltom, ki ga vsebujejo katode nekaterih najbolj razširjenih tipov litij-ionskih akumulatorjev. Kobalt je – za razliko od litija in drugih surovin – precej redkejši element; najbolj skoncentriran je na afriški celini. Največ – kar 65 odstotkov svetovne proizvodnje – ga nakopljejo v rudnikih Demokratične republike Kongo, kjer proizvodnja komaj zadošča za današnje potrebe, projekcije povpraševanja v prihodnosti pa vzbujajo veliko skrbi izdelovalcem akumulatorjev. Če k temu dodamo še skrb vzbujajočo sliko pri človekovih pravicah in pravicah delavcev v Demokratični republiki Kongo – po nekaterih poročilih naj bi v rudnikih delalo veliko otrok –, so načrti o skokovitem porastu izdelave litij-ionskih akumulatorjev upravičeno pod velikim vprašajem.

Rast cene surovin proti ekonomiji obsega

Spremljevalci in opazovalci razmaha električne mobilnosti že dolgo čakamo na pocenitev litij-ionskih akumulatorjev, ki so kot sklop med najdražjimi posameznimi sestavnimi deli električnih avtov. Ekonomija obsega pa –kljub napovedim o znižanju cen akumulatorjev – utegne trčiti ob vse višje cene omenjenih surovin, zaradi katerih se cene akumulatorjev ne bodo nižale – vsaj ne v takšni meri, kot je bilo napovedano. Samo primer: leta 2014 je bila cena za tono litija manj kot 6000 ameriških dolarjev, konec lanskega leta pa že več kot 16.000 ameriških dolarjev za tono. Poskočile so tudi cene grafita, kobalta in večine drugih surovih materialov, ki se uporabljajo za izdelavo litij-ionskih akumulatorjev.

Rešitev v novih tehnologijah?

Čeprav litij-ionski akumulatorji veljajo za trenutno najboljšo in najbolj dostopno rešitev shranjevanja električne energije, bo za nemoten razmah električne mobilnosti očitno treba razviti tudi akumulatorje drugačnih tehnologij. Znanstveniki že zdaj razvijajo akumulatorje, pri katerih bi litij zamenjali s kalcijem, magnezijem, živim srebrom ali cinkom, a so nove tehnologije še daleč od serijske izdelave. 

Teslin model 3

Dolgo čakanje

Težave z izdelavo Teslinega modela 3
Ameriški izdelovalec električnih avtomobilov Tesla je leta 2016 predstavil dolgo pričakovano novost – model 3, ki z dostopno ceno nagovarja precej širši krog kupcev kot dražji model S. Kupci so se na model 3 odzvali zelo dobro – več kot 400.000 jih je do danes vplačalo po 1000 dolarjev predplačila ob naročilu avta. A pri Tesli se je zataknilo v proizvodnji: do konca lanskega leta so kupcem dobavili le 1550 avtov.

Pri Tesli sicer ne komentirajo težav v proizvodnji, a zanje naj bi bila kriva prav proizvodnja akumulatorskih sklopov oziroma ozko grlo pri dobavi surovin zanje.

Teslina megatovarna akumulatorjev - Gigafactory

(Pre)draga reciklaža akumulatorjev?

Prvi val električnih avtomobilov z izstrošenimi litij-ionskimi akumulatorji bo v servisne delavnice pljusknil že čez nekaj let. Je to priložnost, da izdelovalci akumulatorjev z reciklažo pridejo do redkih in dragocenih materialov za nove akumulatorje? Le, če se bodo stroški recikliranja znižali: trenutno reciklaža kilograma akumulatorjev stane približno 1 evro, vrednost tako pridobljenih materialov (iz kilograma akumulatorjev) pa zaradi zapletenega postopka reciklaže trenutno dosega le tretjino evra.

 

Blaž Poženel

Blaž Poženel

Odgovorni urednik

Nazaj