磷酸铁锂电池成本的快速下降，会导致锂电池的发展吗？
来源：宝鄂实业
2019-06-21 12:31
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Lithium-ion batteries, as an important part of global clean energy, are being used by more and more enterprises to produce electric vehicles in recent years. Kane Energy Research Consulting has analyzed that the annual production of lithium ion industry is expected to increase from 100 MW in 2017 to nearly 800 MW in 2027. A few days ago, another foreign media forecast that the demand for lithium will increase to 1.3 million metric tons by 2025, which will be more than five times the current level.
In China, the reporter learned that the total lithium battery shipment in 2018 was 102 GWh, an increase of 27% year-on-year, of which 63.7% was for power batteries, and the proportion continued to rise.
"From the development trend, lithium batteries have become the main growth point of electrochemical energy storage, accounting for 75% of the chemical energy storage scale. On the one hand, driven by the rapid development of new energy vehicles, lithium battery materials and system technology are rapidly upgraded; on the other hand, the rapid decline in the cost of lithium iron phosphate batteries also makes it possible for large-scale commercial use of lithium batteries in the energy storage market. Recent research reports show that large-scale application of lithium batteries in energy storage market is irreversible. It is expected that in the next 1-2 years, the energy storage market, especially grid-side energy storage, will be able to usher in high-speed growth, driven by national policy guidelines and further decline in the cost of lithium battery energy storage.
Both mining and recovery are liable to cause environmental pollution.
However, the rising market of lithium battery industry can not cover up the drawbacks of utilizing lithium resources. As far as mining is concerned, both brine mining and hard rock mining will cause damage to the environment to varying degrees.
It is understood that the proportion of brine mining in lithium resources in China is more than 70%, which is the most important means to exploit lithium resources in China. This is a method of pumping mineral-rich brine out of the surface by drilling holes in the saline-alkali surface, then steaming and filtering the mineral water repeatedly to obtain solid, and finally extracting lithium carbonate from the mixture. This method not only consumes a great deal of water resources, but also produces toxic substances in the process of evaporation and filtration, which can easily cause adverse effects on water and land.
On the other hand, lithium battery recycling located downstream of the industrial chain is easy to pollute the environment because of improper treatment. According to relevant data, waste power lithium batteries contain a large number of heavy metal elements such as manganese, cobalt, nickel, and other highly toxic substances such as lithium hexafluorophosphate, as well as other volatile organic compounds in their electrolyte. If these substances are not properly disposed of, they will not only cause waste of resources, but also cause huge pollution to the environment.
"Waste power lithium batteries are not completely without'energy'. They still contain high pressures ranging from 300V to 1000V. If they are not properly operated in the process of recovery, disassembly and treatment, they may cause fire and explosion, heavy metal pollution, organic waste gas emissions and other problems." Cao Hongbin, a researcher at the Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, said.
Reducing Pollution Needs Innovative Technology
It has been reported that the larger the scale of electric vehicles, the larger the battery output, the stronger the economy of the industry, and the more efficient and less pollution the production process will be.
In response, Energy Exploration Technologies, which is committed to developing breakthrough lithium mining technologies, said that in order to meet the growing demand for lithium for electric vehicles, it is hoped that new technologies can be used to enhance the degree of brine extraction, even low-concentration brine resources that could not be exploited before. "Our goal is to develop lithium extraction separation membranes with fast, low cost, high recovery and minimal environmental impact." Tiger Egan, the company's chief executive, said that the company's metal-organic skeleton membranes could improve production by optimizing the extraction process, thereby significantly reducing the production price of lithium. "This can significantly increase production, while producers and their customers can also get higher economic benefits."
In addition to upgrading lithium extraction technology, many start-ups are looking for breakthroughs in battery storage technology, and they are trying to find a more efficient and cheaper "new" battery to replace or compensate for the shortcomings of lithium-ion batteries. One of the projects, called Breakthrough Energy Investments, is funded by billionaires such as Bill Gates to find solutions for a zero-carbon future.リチウムイオン電池は世界クリーンエネルギーの重要な構成部分として、近年では電気自動車の生産に使われる企業が増えています。ケアンズエネルギー研究顧問会社は、リチウムイオン業界の年間生産量は2017年の100メガワット時から2027年の800メガワット近くまで増加すると予想していると分析しています。2025年までに、リチウムの需要は130万トンに増加すると予想され、現在の水準の5倍余りになる。
国内では、2018年の中国のリチウム電池の総出荷量は102 GWhで、同27%増となりました。その中で、動力電池の出荷量は63.7%を占めて、持続的に上昇しています。
「発展態勢から見ると、現在のリチウム電池は電気化学貯蔵エネルギーの主要な成長点となり、化学貯蔵エネルギーの規模の75%を占めている。一方、新エネルギー自動車の急速な発展によって、リチウム電池材料とシステム技術が急速に向上している。一方、リン酸鉄リチウム電池のコストが急速に低下していることも、リチウム電池のエネルギー貯蔵市場での大規模な商用化の可能性がある。最近発表された調査報告によると、エネルギー市場の規模化応用におけるリチウム電池はすでに不可逆的な状況を呈しており、今後1～2年、国家政策の指針及びリチウム電池のエネルギー貯蔵コストがさらに下落することによって、エネルギー市場、特に電力網側のエネルギー貯蔵は急速な成長を迎えることが期待されている。
採掘と回収はいずれも環境汚染を引き起こしやすい。
しかし、リチウムイオン電池産業の相場は上昇しており、リチウム資源の利用による弊害を隠すことはできない。採掘について言えば、ハロゲン水の採掘にしても、硬い岩の採掘にしても、異なった程度で環境に破壊をもたらします。
調査によると、中国のリチウム資源のハロゲン水の採掘比率は70%以上で、中国のリチウム資源を採掘する最も主要な手段である。これは、アルカリ地表に穴を開けて、ミネラルが豊富な塩ポンプを地表に出して、ミネラルウォーターを繰り返し蒸して固体を濾過し、最後に混合物から炭酸リチウムを抽出する方法です。この法律は水資源の消耗が大きいだけではなく、蒸過過程で発生した有毒物質も水域、土地に悪影響を与えやすいです。
一方、産業チェーンの下流にあるリチウムイオン電池の回収も、処理ミスで環境を汚染しやすい。関連資料によると、廃動力リチウム電池にはマンガン、コバルト、ニッケルなどの重金属が多く含まれている。また、その電解液には六フッ素リン酸リチウムなどの高毒性物質が含まれており、その他揮発性有機物も含まれている。これらの物質が適切に処理されないと、資源の浪費だけでなく、環境にも大きな汚染をもたらす。
「廃動力のリチウム電池は完全に「エネルギー」がなくなったわけではなく、依然として300 Vから1000 Vまでの高圧が含まれています。回収、分解、処理の過程で操作が適当でないと、発火爆発、重金属汚染、有機物排出など多くの問題をもたらす可能性があります。中国科学院プロセス工学研究所の曹宏斌研究員はこう述べた。
汚染を低減するには革新技術が必要である。
ある報告によると、電気自動車の規模化が高いほど、電池の生産量が大きいほど、この業界の経済性が強くなり、生産の過程もより効率的で汚染が少ない方向に発展するという。
これに対して、リチウムを突破的に採掘する技術を研究開発するエネルギー探査技術会社は、電気自動車の日増しに増加するリチウム需要を満たすために、新しい技術を通じてハロゲン水の採掘度を向上させたいとしています。「高速、低コスト、回収率が高く、環境への影響が最小のリチウム抽出分離膜を開発することを目標にしています。」同社の最高経営責任者であるティグ・伊根氏によると、同社の金属有機骨格膜は抽出プロセスを最適化することで生産量を向上させ、リチウムの生産価格を大幅に低減させることができるという。これは生産量を著しく高めることができます。同時に生産者と取引先もより高い経済効果を得ることができます。
リチウム採取技術の向上に加え、多くの創始者は電池保存技術のブレークスルーを求めています。彼らはより効率的で低コストの「新型」電池を見つけて、リチウムイオン電池の欠点を取り替えるか、補うつもりです。その中の一つは「突破的エネルギー投資」というプロジェクトで、ビル・ゲイツなど多くの億万長者が資金を提供し、ゼロ炭素の未来のために解決策を見つけることを目指しています。锂离子电池作为全球清洁能源的重要组成部分，近年来正被越来越多的企业用于生产电动汽车。凯恩能源研究顾问公司曾分析，锂离子行业的年产量预计将从2017年的100兆瓦时增长到2027年的近800兆瓦时。日前，另有外媒预测，到2025年锂的需求量预计将增加到130万公吨，将是目前水平的5倍有余。
而在国内，记者了解到，2018年我国锂电池总出货量为102GWh，同比增长27%，其中动力电池出货量占比63.7%，占比持续上升中。
“从发展态势看，目前锂电池成为电化学储能的主要增长点，占据化学储能规模75%。一方面，在新能源汽车高速发展的带动下，锂电池材料及系统技术迅速升级;另一方面，磷酸铁锂电池成本的快速下降也为锂电池在储能市场的大规模商用提供可能。”近日发布的调研报告显示，储能市场规模化应用锂电池已呈不可逆之势，预计未来1-2年，在国家政策指引以及锂电池储能成本进一步下滑的推动下，储能市场，尤其是电网侧储能将能将迎来高速增长。
开采与回收均易造成环境污染
然而，锂电池产业的行情走高，并不能掩盖利用锂资源所带来的弊端。就开采而言，无论是卤水开采还是硬岩开采都会在不同程度上对环境造成破坏。
据了解，我国锂资源的卤水开采比例在70%以上，是我国开采锂资源的最主要手段。这是一种通过在盐碱地表钻孔，将富含矿物质的盐水泵出地表，然后使矿物质水反复蒸滤得出固体，最后从混合物中提取出碳酸锂的方法。该法不仅对水资源消耗巨大，在蒸滤过程中产生的带毒物质也极易对水域、土地造成恶劣影响。
另一方面，位于产业链下游的锂电池回收也容易因为处理不当而污染环境。据相关资料显示，废旧动力锂电池中含有大量的锰、钴、镍等重金属元素，同时在其电解液中也包含有六氟磷酸锂等高毒性物质，以及其它易挥发性有机物，这些物质如果得不到妥善处置，不仅会造成资源的浪费，还会对环境造成巨大污染。
“废旧动力锂电池并不是完全没有了‘能量’，它依然含有300V到1000V不等的高压，如果在回收、拆解、处理过程中操作不当，可能带来起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题。”中国科学院过程工程研究所研究员曹宏斌表示。
降低污染需创新技术
有报告指出，电动汽车的规模化越高，电池的产量越大，该行业的经济性就越强，生产的过程也将向更高效、污染更少的方向发展。
对此，致力于研发突破性开采锂技术的能源勘探技术公司表示，为满足电动汽车日益增长的锂需求，希望可以通过新技术来提升卤水的开采度，甚至包括以前无法开采的低浓度卤水资源。“我们的目标是开发出快速、低成本、回收率高、对环境影响最小的锂萃取分离膜。”该公司首席执行官蒂格·伊根介绍，该公司的金属有机骨架膜可以通过优化提取工艺来提高产量，从而大幅降低锂的生产价格。“这可以显著提高产量，同时生产商及其客户也能得到更高的经济效益。”
除了提升采锂技术外，还有不少初创企业正在寻求电池存储技术上的突破，他们企图找到一种更高效、成本更低的“新型”电池，以取代或弥补锂离子电池的缺点。其中一个名为“突破性能源投资”的项目，由比尔·盖茨等多位亿万富翁资助，旨在为零碳未来找到解决方案。
리튬 이온전지는 글로벌 청결에너지의 중요 구성 부분으로 최근 들어 전기자동차를 생산하는 데 쓰이고 있다.캐언에너지연구고문은 리튬 이온 업계의 연간 생산량은 2017년 100조와에서 2027년 가까운 800조 와트까지 늘어날 것으로 분석했다.2025년 리튬 수요량이 130만 톤으로 늘어날 것으로 전망된다.
국내 기자들은 2018년 우리나라 리튬전지 총출하량이 102GWH로 전년 동기대비 27% 증가했고, 이 중 동력전지 출고량은 63.7%에 비해 지속적으로 상승했다.
발전 태세로 볼 때, 현재 리튬 배터리가 배터리 에너지의 주요 성장점이 되어 화학 저축 규모가 75% 를 차지하고 있다.한편 신에너지 자동차가 고속 발전을 이끌어 리튬 배터리 소재 및 시스템 기술이 급격히 업그레이드되고 있으며, 한편, 인산철리튬 배터리 원가 급락도 리튬 시장의 대규모 상용으로 제공된다.최근 발표된 조사 연구보고서는 에너지 시장 규모화 응용 리튬 배터리가 이미 불가항세를 보이고 있으며 미래 1 -2년, 국가 정책 안내 및 리튬 저축이 원가 하락한 추진 아래 저축할 수 있는 시장, 특히 인터넷 측면에서 고속 성장이 예상된다.
채굴과 회수 는 모두 환경 오염 을 초래하기 쉽다
하지만 리튬 배터리 산업의 시세가 높아지고 리튬 자원을 이용한 폐단을 덮어서는 안 된다.채굴에서는 간수채굴이든 경암채굴이든 환경에 파괴된다.
우리나라 리튬 자원의 간수 채굴 비율이 70% 이상으로 우리나라 리튬자원을 개발하는 가장 중요한 수단인 것으로 알려졌다.알칼리성 지표 다이아몬드를 통해 미네랄이 풍부한 소금 펌프를 통해 지표에 넣어 미네랄물을 반복하여 고체를 증진시켜 결국 혼합물에서 탄산리튬을 추출하는 방법이다.이 법은 수자원 소모뿐만 아니라 증여 과정에서 발생한 대독물질도 수역, 토지에 악영향을 미치기 쉽다.
한편 산업체인 하위권에 위치한 리튬전지 회수도 부당한 처리로 환경을 오염시키기 쉽다.관련 자료에 따르면 폐구동력 리튬 배터리에는 망간, 코발트, 니켈 등 중금속 원소가 함유되어 있으며, 그 전기 해액에도 6불화 인산 리튬 등 고독성 물질이 포함되어 있으며, 기타 휘발성 유기물, 이런 물질이 타당하지 않으면 자원의 낭비를 초래할 뿐만 아니라 환경에 큰 오염을 초래할 수 있다.
“폐구 동력리튬 배터리는 완전히 ‘에너지 ’가 없는 것이 아니다. 3000V에서 1000V까지 불등한 고압이 포함돼 있다. 회수, 분해, 처리 과정에서 조작이 부당하면 폭발, 중금속 오염, 유기물 폐기 배출 등 여러 가지 문제를 가져올 수 있다 ”고 말했다.조홍빈 중국 과학원 과정 연구소 연구원 연구원.
오염을 낮추려면 새로운 기술을 창조해야 한다
전기자동차의 규모가 높을수록 배터리 생산량은 커질수록 경제성이 강하고 생산의 과정도 더 고효적이고 오염이 더 적은 방향으로 발전할 것이라고 보고 있다.
이에 따라 리튬 기술을 개발할 수 있는 에너지 탐사 기술사들은 전기자동차가 날로 늘어나는 리튬 수요를 충족시키기 위해 새로운 기술을 통해 간수 채굴도를 높일 수 있도록 하고, 이전에 채굴할 수 없었던 저농도 자원까지 포함하고 있다."우리의 목표는 빠른, 저원가, 회수율이 높고 환경에 가장 작은 리튬 추출 분리막을 개발하는 것이다."이 회사 최고경영자 티그 이건은 이 회사의 금속 유기 골격막을 최적화 공예 추출을 통해 생산량을 높일 수 있으며, 리튬의 생산가격을 대폭 낮추고 있다."생산량을 높일 수 있고, 생산 업체와 그 고객도 더 높은 경제적 효율을 얻을 수 있다."
리튬 리튬 기술을 높이는 외에도 많은 초창기업들이 배터리 메모리 기술의 돌파를 찾고 있으며, 그들은 더 높은 효능과 비용이 낮은'신형 '배터리를 대체하거나 리튬 배터리의 결점을 보완하려고 한다.이 중 한 명은'돌파성 에너지 투자'라는 제목으로 빌 게이츠 등 여러 억만 장자 지원을 받아 탄소 미래를 위한 해결 방안을 찾겠다는 것이다.
