Á tímum mikillar iðnaðarins í uppsveiflu nýju orkubifreiðarinnar (NEV) hefur rafhlöðutækni, sem kjarninn drifkraftur, vakið verulega athygli með hverri nýsköpun. Kóbaltlausar rafhlöður, sem eru nýjar tæknilegar áttir undanfarin ár, eru nú lentar í tvískiptum leik umhverfisverndar og kostnaðarsjónarmiða, sem hefur mikil áhrif á þróunarlandslag alls iðnaðarins.
I. Bakgrunnur hækkunar kóbaltlausra rafhlöður
(A) Skortur á kóbaltauðlindum og verðsveiflum
Kóbalt er áríðandi stefnumótandi auðlind með takmarkaðan alþjóðlega forða og ójafn dreifingu. Samkvæmt viðeigandi gögnum koma næstum 70% af alþjóðlegu kóbaltframboði frá Lýðveldinu Kongó. Kóbalt gegnir mikilvægu hlutverki í bakskautsefnum rafhlöður, stöðugar lagskipta uppbyggingu efnanna og eykur hjólreiðar og afköst þeirra. Hins vegar er það allt að 40% af kostnaði við bakskaut efni í þríhliða rafhlöðum. Með örum vexti í fjölda NEVs hefur eftirspurn eftir kóbalt aukist en framboðið er tiltölulega takmarkað, sem leiðir til hátt og rokgjarns kóbaltverðs. Undanfarna mánuði hefur alþjóðlegt viðskiptaverð á kóbalt nálgast 400.000 Yuan á tonn og náð sögulegu hámarki. Þetta verðsveiflur hefur lagt verulegan kostnaðarþrýsting á rafhlöðuframleiðendur og NEV fyrirtæki og beðið þá til að leita að öðrum lausnum og gefa tilefni til kóbaltfrjálsar rafhlöður.
(B) Umhverfismál og félagsleg málefni
Námuferlið kóbalt er fullt af fjölmörgum umhverfislegum og félagslegum vandamálum. Næstum tveir þriðju hlutar kóbalts heimsins eru náðir í Lýðveldinu Kongó, þar sem það er oft aukaafurð í stórum stíl nikkel- og koparvinnsluaðgerðum. Óháðir námuverkamenn starfa þó án eftirlits, valda alvarlegu umhverfisspjöllum og valda verulegri öryggisáhættu. Kóbaltít inniheldur arsen, krabbameinsvaldandi flokk 1 sem er auðkennd af Alþjóðastofnuninni fyrir rannsóknir á krabbameini Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar og samsett hennar, arsen tríoxíð, er arsenið sem við vísum oft til í fornöld. Miners í Lýðveldinu Kongó í grundvallaratriðum náðu handvirkt handvirkt án verndar, sem stafar mikla ógn við heilsu þeirra. Að auki getur Cobalt Mining einnig kallað fram staðbundna félagslega óstöðugleikaþætti, svo sem samkeppni um auðlindir og vinnuafl. Þess vegna, frá sjónarhornum umhverfisverndar og samfélagsábyrgðar, hefur það að draga úr því að treysta á kóbalt orðið óhjákvæmileg þróun í þróun iðnaðarins.
II. Tæknilegar meginreglur og tegundir kóbaltlausra rafhlöður
(A) Tæknilegar meginreglur
Kóbalt-frjáls rafhlöður þýðir ekki að þær séu alveg lausar við kóbalt. Í staðinn draga þeir úr eða útrýma kóbaltþáttum í bakskautsefnum rafhlöður með tæknilegum hætti. Kóbalt stöðugar aðallega lagskipta uppbyggingu efna í rafhlöðum, kemur í veg fyrir tæringu á bakskaut og bætir hleðsluhraða rafhlöðu. Til að ná fram kóbaltlausri stöðu hafa vísindamenn notað ýmsar tæknilegar aðferðir. Til dæmis, með því að lyfta sértækum þáttum án óparaðs rafeinda snúninga, er fyrirbæri rafeindaspilsins veikt, dregur úr litíum/nikkelblöndu og bættum rafmagni. Lyfjamisþættir með stóra MO tengiorku hægir á rúmmálsbreytingu kristalla meðan á hleðsluhleðsluferlinu stóð, stöðugar uppbygginguna og bætir líf og öryggi hringrásarinnar.
(B) Helstu gerðir
Litíum járnfosfat (LFP) rafhlöður: LFP rafhlöður eru í eðli sínu kóbaltlausar og bjóða upp á kosti eins og mikið öryggi og litlum tilkostnaði. Tesla er í „ítarlegri samningaviðræðum“ við CATL til að nota kóbaltfrí rafhlöður í sumum af vörum sínum. Ef lokið er við þessa samningaviðræðum þýðir það að LFP rafhlöður fara inn í framleiðslulínu Tesla. Hins vegar takmarkar tiltölulega lítill orkuþéttleiki LFP rafhlöður notkunar þeirra í sumum hágæða farþega ökutækjum að vissu marki.
Nikkel-manganskt kerfið Cobalt-Free rafhlöður: NMX kóbaltfrjálst rafhlaða Svolt er tegund af nikkel-manganskum kerfinu kóbaltfrjálst rafhlaða. Það eykur nikkelhlutfallið eftir að kóbalt hefur fjarlægt og dopes síðan aðra þætti til að bæta hitastöðugleika. Með því að húða efni eykst vinnuspennan og eykur þannig orkuþéttleika. Þessi tegund af rafhlöðu getur náð orkuþéttleika sem jafngildir því sem NCM811 er dregið úr efniskostnaði um 5%-15%og dregur samsvarandi út BOM kostnað rafhlöðufrumna um 5%, án þess að verða fyrir áhrifum af stefnumótandi auðlindum.
Iii. Kostnaður kostir kóbaltlausra rafhlöður
(A) Lækkun á hráefniskostnaði
Kóbalt er einn dýrasti þátturinn í bakskautsefnum þríhyrnings rafhlöður. Að draga úr eða útrýma notkun kóbalts getur dregið verulega úr hráefniskostnaði rafhlöður. Samkvæmt rannsóknarskýrslu Southwest Securities er hægt að lækka kostnað við lágkóbalt eða kóbaltfrí ternary rafhlöður um 30% eftir fjöldaframleiðslu. Kostnaður við litíum járnfosfat bakskaut efni nemur minna en 15% af heildar rafhlöðukostnaði. Gögn frá Cinda Securities sýna að heildarkostnaður á hvern kWst af NCM523 ternary rafhlöður er 724,91 Yuan, sem er 18,4% hærri en LFP rafhlöður við 612,4 Yuan.
(B) Kynning á lækkun rafgeymisverðs
Kostnaðarlækkun mun beint lækka rafhlöðuverð og aftur á móti lækka heildarkostnað ökutækis NEV. Að taka Tesla sem dæmi, rafhlöðukostnaður er 30% -40% af heildarkostnaði ökutækisins. Ef Tesla getur náð beitingu kóbaltlausra rafhlöður er búist við að það muni draga enn frekar úr rafhlöðukostnaði og skapa þar með pláss fyrir verðlækkun á líkönum eins og Tesla líkaninu innanlands.
IV. Umhverfisáskoranir sem kóbaltlausar rafhlöður standa frammi fyrir
(A) Vandamál við stöðugleika í frammistöðu
Kóbalt gegnir mikilvægu hlutverki við að koma á stöðugleika í uppbyggingu rafgeymisefna. Eftir að kóbalt hefur verið fjarlægt getur afköst rafhlöður haft áhrif. Sem stendur standa kóbaltlausar rafhlöður enn frammi fyrir ákveðnum afköstum hvað varðar líftíma og hleðsluhraða. Sem dæmi má nefna að nokkrar tilrauna kóbaltlausar rafhlöður hafa takmarkaðan líftíma og hæga hleðsluhraða. Að auki, eftir að hafa fjarlægt kóbalt úr háum nikkel rafhlöðum, verður hitauppstreymi bakskautsins verri, sem gerir þær mjög tilhneigingu til hitauppstreymis. Þegar þeir verða fyrir háum hitastigi eða ytri áhrifum eru líklegri til að koma af stað sprengingum og eldsvoða.
(B) Málefni og endurvinnsluauðlindir
Þrátt fyrir að kóbaltlausar rafhlöður dragi úr treysta á kóbalt, geta þær aukið eftirspurn eftir öðrum auðlindum. Sem dæmi má nefna að aukning nikkelhlutfallsins í nikkel-manganskerfi kóbaltfrjáls rafhlöður getur leitt til meiri framboðsþrýstings á nikkelauðlindum. Á sama tíma, með víðtækri notkun kóbaltlausra rafhlöður, hefur útgáfan af endurvinnslu rafhlöðunnar orðið sífellt áberandi. Hvernig á að endurvinna og ráðstafa eyttum kóbaltlausum rafhlöðum til að forðast aukna umhverfismengun er veruleg áskorun sem iðnaðurinn stendur frammi fyrir.
V. Þróunarhorfur og mótvægisaðgerðir fyrir kóbaltlausar rafhlöður
(A) Þróunarhorfur
Þrátt fyrir fjölmargar áskoranir hafa kóbaltlausar rafhlöður enn víðtækar þróunarhorfur þegar til langs tíma er litið. Með stöðugum tæknilegum framförum er búist við að afköst og öryggi kóbaltfrjálsar rafhlöður verði bætt frekar og kostnaður mun halda áfram að lækka. Á sama tíma, þar sem alþjóðleg áhersla á umhverfisvernd og sjálfbæra þróun heldur áfram að aukast, er búist við að kóbaltlausar rafhlöður, sem eru í takt við þessa þróunarþróun, muni verða ein af almennum tækni fyrir rafhlöður í framtíðinni.
(B) mótvægisaðgerðir
Styrkja tækni rannsóknir og þróun: Rannsóknarstofnanir og fyrirtæki ættu að auka fjárfestingu sína í rannsóknum og þróun kóbaltfrjáls rafhlöðutækni, stöðugt að kanna ný efnakerfi og vinnslutækni til að bæta afköst stöðugleika og öryggi rafhlöður. Til dæmis, með því að hámarka gerðir og hlutföll lyfjameðferðarþátta, er hægt að bæta hitastöðugleika og hringrás líftíma rafhlöðna.
Að bæta auðlindaröryggiskerfið: Koma á fjölbreyttum auðlindarásum til að draga úr trausti á einni auðlind. Styrktu á sama tíma könnun og þróun annarra auðlinda eins og nikkel til að auka öryggisgetu auðlinda. Að auki ætti að gera tilraunir til að styrkja endurvinnslu og nýtingu rafhlöður og koma á víðtæku endurvinnslukerfi til að bæta endurheimtarhlutfall auðlinda.
Að auka leiðbeiningar um stefnu: Ríkisstjórnin ætti að kynna viðeigandi stefnu til að hvetja og styðja við rannsóknir, þróun og beitingu kóbaltlausra rafhlöður. Sem dæmi má nefna að veita rannsóknarstyrk, skattaívilnanir og aðra stefnu til að stuðla að þróun kóbaltfrjáls rafhlöðuiðnaðar. Á sama tíma, efla reglugerð um stefnumótandi auðlindir eins og kóbalt, staðla markaðsröð og tryggja skynsamlega nýtingu auðlinda.
Kóbaltlausar rafhlöður, sem mikilvæg þróunarstefna í NEV rafhlöðutækni, standa nú frammi fyrir bæði áskorunum og tækifærum í tvöföldum leik umhverfisverndar og kostnaðarsjónarmiða. Með ráðstöfunum eins og að styrkja tæknilega rannsóknir og þróun, bæta öryggiskerfi auðlinda og auka leiðbeiningar um stefnu er vonast til að hægt sé að ná sjálfbærri þróun kóbaltfrjálsar rafhlöður, sem gerir meiri framlag til velmegunar NEV iðnaðarins.