长路持续锂离电池

至2050年,公路上多达10亿辆汽车将用电供电,比2020年增加约72倍电气化机队可以看到毒气喷雾器、烟雾城市和气味结束飞行器将用锂离子充电电池充电

锂离子电池有其自身可持续性问题未来几年电动汽车气球需求中,二次环境灾难可能上传到卡片上,除非这些汽车所使用的电池能以更持久化的方式制作,并计及整个生命周期。 化学家是电池故事前端和中心,从分享2019诺贝尔化学奖的科学家早期工作到世界各地正在努力提高材料使用量的科学家早期工作到

更好的电池需要使用稀有或问题更少的矿产品,或更好还是完全不使用使用者需要以可持续方式源码元件全生命周期分析需要在材料开发伊始即考虑,以确保电池供应面向未来,而供应本身不破坏地球。

需要认真思考的主要元素包括锂和钴2021年5月国际能源机构发布一份报告要求政府现在就思考电动汽车未来持续使用可再生能源需要的关键矿产品矿产品需求大幅增长 — — 电动汽车需要量达六倍以上,数量大增,数学家无需研究更多原材料需求 — — 根据某些估计 — — 足以到2030年每年提供180万吨。

更多道德锂

关键材料之一 — — 锂 — — 并非特别稀有资源,美国地质调查估计全球资源总量约8000万吨 — — 并随着不同源探索,该数正在上升。 但在提取时,锂问题目前与巨大的环境问题相关。显示美国地质测量5次澳大利亚采盐作业和2次阿根廷和智利采盐作业以及中国的一些生产几乎构成世界所有锂供应量以几种方式采掘:从阿根廷和智利大盐板中蒸发它,这一过程使用gargantuan水量,对本地野生动物和人类产生灾难性后果udi可采掘矿质二叉树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状树状spudene需要高温处理 超过1000摄氏度 使用大量能量后用酸浸出

可持久锂生产 — — 甚至在英国也是如此。Cornishlithium使用康沃尔采矿遗产和独特地质学来改变锂生产康沃尔花岗岩特别富含锂深地下有热桶 内含多片

Cornish Lithium在一个老矿址钻井1km深水井并测试从数年前锡矿工首次发现的地热水池抽取热桶的可行性。 那时,热水最终迫使矿工放弃作业,但地质数据遗留物现在证明定位将很好访问锂富桶的地方富有成果Cornishlithium工厂使用直接锂提取技术从热桶中取出锂泛型交换树脂,像加利福尼亚州奥克兰州由美国启动Lilac解决方案开发DLE技术的确切细节往往专有性,但Lilac使用稀释盐酸组成立体氯化物,然后可用于电池中

比听上去难盐水像热汤 充斥着微量混合矿物质获取锂盐需要一个非常有选择分离系统康尼斯水岭Cornishlithium首席执行官Jeremy Wrathall表示,深地热水中,他们也在探索约260ppm锂、6000ppm钠、2500ppm钙和5ppm镁盐Cornishlithium首席执行官Jeremy Wrathall表示 :要做到这一点,它们通过DLE盒流水,DLE盒是一列吸附珠流停止后,珠子用稀释盐酸稀释无锂桶终于回接地下

Cornishlithium在今年六月康沃尔G7峰会期间展示小型实验厂技术演示现场开始从小孔抽桶并测试不同的DLE方法法属公司地理滑坡康沃尔测试DLE工具箱它们的系统有吸附粒子嵌入微纤维, 细节封装, 这些微纤维对锂离子选择性很强流水龙卷风传遍系统后,微信虫再用酸冲洗后,注入浓缩锂氯化物水桶除去锂离子后再抽回地下。它们可生产的氯化物也可以转换成锂碳酸盐或氢化物

另一公司精度周期并搭建了Cornishlithium工厂使用陶瓷纳米珠 大面积桶穿行填满珠子的柱子,使用重力,公司表示它通过吸附而非离子交换工作,只有锂离子粘着柱子,其余的桶穿过盐酸用于从列中除去锂另一家公司,新西兰Geo40使用大罐吸附选择锂离子

华瑟公司除吸热桶外 正在探索康沃尔StAustell外网站拥有maca矿物质,可提供丰盛的锂供应1987年英国地质测量发布报告光是地球前100米就有多达300万吨。Wrathall表示:「这是件大事, 一份科学论文,网站Mica含有比spodumene低级锂,但Wrathall表示这应该不成问题,因为网站 — — 旧中国粘土坑 — — 已经被挖掘Wrathall有信心使用良性化学提取锂九月启动大型实验厂工程 2022年3月前开工

Wrathall视项目为康沃尔-英国最穷角之一-重新发现前矿山hiday经济财富的契机锂可用于未来附近的电池厂,汽车制造也许也带入该地区回收厂可建

并不只是,华瑟说并提取零碳热量地热传来电源 其中一些可用于运行锂厂 其余可用于别处 甚至是水栽农

康沃尔不是唯一可持久地制造锂的地方由Vulcan能源公司运营的德国莱茵河谷项目也在努力生产不含碳排放的锂他们的零碳litium实验厂已经在运行中, 并会通知到2024年资助全规模设施的决定, Francis Wedin说,

Vulcan项目还使用地热能,提取富锂桶,并使用DLE获取二氯化锂形式的锂,然后转换成氢氧化物微信表示, 欧洲和世界需要所有它能得到的锂,现时锂行业的碳足迹高得不可接受, 现时锂需求量快速增长, 我们认为技术与项目对确保向电动车辆过渡以净零碳足迹至关重要。

其余组件

从电池中的锂继续演进中,诺比普里兹获益锂离电池的另一大问题组件在阴极中电池阴极由索尼在1990年代商业化,目前仍在广泛使用中,为钴氧化锂

Stefano Passerini在德国卡尔斯鲁厄理工学院表示:而在这两种金属中,钴问题最大钴储备以刚果民主共和国为主刚果民主共和国采矿作业残酷,并广泛谴责与钴开采并发的侵犯人权行为。除人工成本外,这种狭小供应链还可能使钴成本难以预测和不稳定。

镍锰钴素料-NMCs-看似有前途阴极素材塞雷娜科尔大学英国Sheffield, 牵头法拉第学院未来cat财团上浮镍内容有帮助的原因:“当增加镍含量时, 会提高能量密度并提升容量,反面是合成制作这些材料极具挑战性获取镍右氧化状态极具挑战性,研究组使用微波化学制作高镍分量脊柱结构

镍只是短期修复最终需要替换钴和镍以阴极法拉第学院项目Catmat由Saiful伊斯兰在Bath大学牵头NMC近期内可能支配电动车辆,但他乐观地认为,钴-镍-最终都可完全替换以锰和铁基阴极材料为例,因为锰和铁更具可持续性和自然富饶性

有可能当寻找新材料时产生其他利益已知在锂离子电池中提高能量密度的主要障碍之一是阴极的能量密度

伊斯兰及其同僚正在从传统层状电池向无钴或镍结构失序转移基础石盐结构所有人都非常熟悉,'他解释结构混乱化, 令每个弧点混合锂和锰, 和每个阴离子点混合氧和氟即便这些锰结构杂乱无序,但高能量密度 — — 并更好,但它们没有钴或镍。伊斯兰集团最新研究使用X射线吸收光谱学和散射技术以及计算机建模查找什么特殊重氧化物反应 其中一锰岩石盐 使它如此优美阴极素材混乱结构捕捉从李生成的分子氧₂MnO₂使材料行为更像固态电极锰和氧红牛夫妇还能够在比传统层氧化物低压下工作。

锂离子电池中提高能量密度的主要障碍之一是阴极的能量密度

阴极研究对未来电池至关重要,电池的其他部件也可以改进

Passerini研究组由50多位科学家组成,在他们中间研究电池的各个部分特别是他感兴趣的绑定器 将电极置放电池中 并附加到当前采集器聚合物目前作为绑定器使用需要使用有机溶剂处理,并常常含氟 — — 这使得聚合物难以工作并难以良性回收处理Passerini等用水系替代这些绑定物,希望消除电池制造这一鲜为人知方面环境头痛

Passerini通过设计添加剂帮助电解液稳定化并预防电解液与高压锂离子电池中阴极反应过强,具体地说NMC型电池贝塞里尼团队最近想出电解添加物组合并一起稳定电池并使它性能更好

新的电解法的另一长处是它可回收使用常用电解盐LiPF₆反应水组成高频,不易回收用锂离子电池最终通过燃烧处理,解释Passerini

超出锂离子

面向未来看,全反锂充电电池能否换成新技术,尽管相关技术当前潜在竞争者包括固态锂电池、锂空气电池,甚至用钠或其他金属替换锂

汽车制造者至少正在监听-几年前他们根本不在乎

即便有节能组件和可持续源化锂, 持续电池制造都成真时, 也需要改变姿态Passerini表示, 实现电池可持续性的最佳方式是设计易于回收的电池这将是漫长过程,因为对每个人来说可持续性都取胜,在电池段寻找新素材往往随电池过程而增益电子解析器很容易回收,但如果放入全单元,最终会腐蚀铝流采集器技术将意味着所有这些问题都可解决 Passerini表示, 但它需要时间, 并可能意味着电池费用更高

回康沃尔,Wrathall希望将回收纳入未来锂电池厂即刻开始思考回收问题绝对重要电池极难回收, 因为有些人说它像试图从面包中提取面粉

路塞里尼预测可持续电池只有在制造商除使用外别无选择时才会广泛使用立法最终将成为驱动电池可持久化的驱动力欧洲委员会于2020年12月宣布计划,

汽车厂商也必须上船好消息是它看起来有可能路塞里尼表示:「我看到汽车制造者至少监听-几年前他们根本不在乎-

Katharine Sanderson是英国康沃尔自由记者