Litij-ionske baterije so izredno kompleksno zgrajen element. Sestavlja jih vrsta različnih materialov, med njimi sta precej običajna železo in aluminij, a tudi precej aktivnih materialov in elektrokemičnih komponent. Anoda (negativna elektroda) je ponavadi narejena iz grafita s pripadajočimi aditivi. V tem primeru je lahko grafit pridobljen naravno, v obliki rude, ali pa je narejen umetno, torej je sintetičen.
Različne kombinacije, različni rezultati
Najdražji material v bateriji je uporabljen za katodo (pozitivno elektrodo). Kar tretjino stroškov celotne baterije je na strani katode. »Uporabljeni materiali se razlikujejo – nekateri so boljši za vozila z daljšim dosegom, drugi so primernejši za poceni vozila s krajšim dosegom in tretji za nekaj vmes,« je razložil David Greenwood, strokovnjak za napredne pogonske sisteme pri Warwick Manufacturing Group.
Trenutno se najbolj pogosto v avtomobilski industriji uporablja kombinacija niklja, kobalta in aluminija ali niklja, kobalta in mangana. Glede zalog in dobave niklja ni težav, saj ga pridobivajo v velikanskih količinah za proizvodnjo nerjavečega jekla in številnih drugih stvari.
Največji problem za celotno industrijo, še posebej pa avtomobiliste, predstavlja kobalt. Velika večina ga pride iz Demokratske republike Kongo. Kar 70 odstotkov ga dobavijo rudarske korporacije, ki razmeroma dobro sledijo svetovnih varnostnim standardom. Toda 30 odstotkov kobalta pride iz majhnih, neformalnih rudnikov. Slednji so zelo slabo nadzorovani in predstavljajo največjo skrb humanitarnih organizacij.
Baterije kmalu brez kobalta
Dobra novica v zgodbi je predvsem ta, da se potrebe po kobaltu zmanjšujejo. Nekoč je baterija sestave nikelj, kobalt in mangan vsebovala šest delov niklja, dva dela kobalta in dva dela mangana. Današnje baterije vsebujejo polovico manj kobalta in mangana ter kar devet delov niklja. Takšne vrste baterij so načeloma v uporabi pri modelih z daljšim dosegom oziroma zmogljivejših modelih. V zadnjem času jih proizvajalci vgrajujejo tudi v električne modele srednjega razreda in cenejše modele.
V zadnjem času je vse bolj popularna tudi baterija, kjer sta sestavni del litij in železov fosfat. Takšna baterija ima manjšo kapaciteto in je manj učinkovita kot baterija s kobaltom, toda v njih ni ne niklja in ne kobalta. Če vanjo vključijo še mangan, se sicer izboljša njena zmogljivost.
Katera vrsta baterije bo predvladala v prihodnosti
V prihodnosti naj bi bili v avtomobilih vgrajeni dve vrsti baterij. Prva, prevladujoča opcija, bo baterija nikelj, kobalt in mangan, ki bo namenjena vozilom z izredno dolgim dosegom. Druga, cenejša opcija, baterija z litijem in železovim fosfatom, pa bo vgrajena predvsem v cenejša vozila s srednje dolgim dosegom.
Greenwood je med drugim povedal, da bi lahko v prihodnje baterije LFP (litij-železo fosfat) zamenjala tudi natrij-ionska baterija. Edina zamenjava za dražje avtomobile je baterija z elektrolitom v trdnem stanju (SSD – solid state battery). Gre za zelo obetajočo tehnologijo, ki pa še ni pripravljena na serijsko proizvodnjo. Po mnenju Greenwooda so te baterije od serijske vgradnje oddaljene vsaj pet do osem let.
Kamen spotike je način pridobivanja
Predvsem dva minerala sta v današnjih baterijah problematična – količinsko zadosten litij in veliko redkejši kobalt. Litij rudarijo na dva načina. Prvi način je tradicionalen, kjer ga izkopavajo s težkimi stroji in razbijajo velikanske skale. Pridobljeno rudo se reducira na 5,5- do 6-odstotni koncentrat, ki gre običajno kasneje na Kitajsko na kemično predelavo. Drugi način pridobivanja litija je s pomočjo visokoležečih jezer. Litij se sčasoma pridobi iz okoliških zemlje in se ga potem bogati na samih tleh. Slanica, bogata z litijem, se naravno zbira v podzemnih jezerih, nato pa črpa na površje v velike bazene za izhlapevanje. Ko je slanica dovolj koncentrirana (to ponavadi traja nekaj let), jo prečistijo in pripravijo za odvzem litija. Okoljevarstveni vidik litijevih jezer je zelo sporen. Vse več je obtožb, da slanico, pridobljeno iz tal, nadomešča deževnica. To pa ima velik vpliv na sušo ter posledično na življenje divjih živali.
Ravno zato razvijajo noč način pridobivanja slanice, bogate z litijem, vendar sistem še ni pripravljen na serijsko uporabo. Slanico namreč po odvzemu litija vrnejo v zemljo in tako zapolnijo manko, ki je nastal ob odvzemu.
Kaj se bo zgodilo, ko se bo povečalo povpraševanje?
Kot opozarjajo številni strokovnjaki, bi ob bistveno večjem povpraševanju po električnih vozilih nastala dobavna luknja. Mineralov enostavno ni dovolj za energetsko pogonsko spremembo. Še najbolj skrbi podatek, da bi se morala do konca desetletja, ob takšni rasti prodaje električnih avtov, količina pridobljenih mineralov povečati z nekaj sto tisoč ton na milijon ton izkopanih mineralov.
Obenem veseli dejstvo, da rudarijo predvsem večje korporacije, ki so pod stalnim okoljevarstvenim nadzorom. Tudi v Kongu država poskušajo uvesti zakone in pričeti z nadzorom manjših rudnikov, kjer naj bi izkoriščali delavce. Med njimi naj bi bili celo otroci, ki morajo delati v nemogočih razmerah za mizerno plačilo.
Tudi avtomobilisti postajajo zelo previdni in odkupujejo surovine od preverjenih dobaviteljev. Tukaj prednjačita BMW in Mercedes-Benz. Nihče si namreč ne želi nove afere, ne z dizlom, temveč z nehumanim pridobivanjem mineralov ter izkoriščanjem otrok. Tudi Volkswagen in Volvo vpeljujeta tehnologijo veriženja blokov, ki jima omogoča natančnejši nadzor nad dobavno verigo. Zaradi vseh težav – rudarjenje ima velik vpliv na Zemljo – si avtomobilisti želijo narediti prehod na baterije, v katerih ni litija in kobalta. A do tam je še dolga pot; dokler se ne uredi celotna dobavna veriga, pa bodo električna vozila na dodatnem udaru skeptikov.
Avtomobilizem.com (Vir: Autocar. Foto: Wikimedia Commons – Magnus Manske.)
Mnenja uporabnikov
Napiši prvo mnenje!
Za komentiranje moraš biti prijavljen