صنعتی‌سازی برای صنعت لیتیوم-یون
صنعتی‌سازی برای صنعت لیتیوم-یون _ نقشه راه جدید باتری های لیتیوم یون Fraunhofer ISI بر فعالیت های مقیاس بندی صنعت باتری تا سال 2030 تمرکز دارد و گزینه ها، رویکردها و راه حل های فن آوری را در زمینه مواد، سلول ها، تولید، سیستم ها و بازیافت در نظر می گیرد.
این مطالعه به طور خاص سه روند را بررسی می‌کند: تولید باتری‌های بهینه، کم‌هزینه و پایدار.
بازار باتری های لیتیوم-یون همچنان در سطح جهانی در حال گسترش است: در سال 2023، فروش برای اولین بار از مرز 1 تراوات ساعت فراتر رفت.
انتظار می رود تا سال 2030 تقاضا بیش از سه برابر شود و به بیش از 3 تراوات ساعت برسد که پیامدهای زیادی برای صنعت دارد، اما همچنین برای توسعه فناوری و الزامات باتری ها .
برای مثال، الزامات قانونی اخیر، پایداری باتری را الزامی می کند.
استفاده انبوه از LIB در وسایل نقلیه الکتریکی موضوع قیمت باتری را به منصه ظهور رسانده است و عوامل فنی بیشتری مانند چگالی انرژی و برد را در پس زمینه قرار داده است.
در این زمینه، نقشه راه جدیدی توسط Fraunhofer ISI بر روی “چشم انداز صنعتی سازی تا سال 2030” تمرکز دارد.
و تجزیه و تحلیل های آن به ویژه بر اساس نقشه های راه صنعت و سایر اعلامیه های مربوط به تولید یا استفاده از فناوری های خاص است. نقشه راه در پروژه BEMA II محقق شد.
باتری های پر انرژی و شارژ سریع
یافته‌های مطالعه برای اولین گرایش به سمت باتری‌های بهینه‌سازی عملکرد نشان می‌دهد که طی چند سال آینده، اهداف توسعه بلندپروازانه‌ای برای افزایش قابل توجه پارامترهای چگالی انرژی وجود دارد. و به ویژه قابلیت شارژ سریع.
برای برخی از خودروهای پرچمدار، نرخ شارژ تا 4 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و در نتیجه به محدوده 10 تا 20 دقیقه می رسد.
برای دستیابی به این اهداف، صنعت به کاتدهای با نیکل بالا، آندهای سیلیکونی و طرح‌های سلول و بسته‌های جدید روی می‌آورد که الزامات فضایی، کوپلینگ حرارتی و ویژگی‌های ایمنی را تغییر می‌دهد.
به عنوان مثال، در سطح سیستم، فناوری 800 ولت راه جدیدی برای بهبود عملکرد باتری ارائه می دهد.
هدف: کاهش هزینه
دومین روند اصلی و شاید مهمتر کاهش هزینه باتری است. نقشه راه نشان می دهد که هدف هزینه در سطح بسته باتری هنوز بسیار کمتر از 100 یورو در کیلووات ساعت است که می تواند به معنای کاهش 30٪ تا 50٪ در مقایسه با هزینه های امروزی باشد.
این صنعت با استفاده از مواد بدون کبالت و نیکل، استانداردسازی سلول‌ها و ادغام مستقیم آنها در بسته باتری به این هدف دست می‌یابد.
فرآیندهای تولید جدید نیز می‌تواند به کاهش هزینه‌ها کمک کند، هم با استفاده از اهرم هزینه‌های انرژی و تجهیزات و هم با استانداردسازی خود کارخانه.
هزینه باتری پایین را نیز می‌توان با بومی‌سازی کارخانه‌ها در سایت‌های تولیدی سودمندتر به‌دست آورد.
صنعتی‌سازی برای صنعت لیتیوم-یون
به سمت باتری های پایدار
روند سوم، تولید باتری های پایدار، از طریق دستورالعمل اتحادیه اروپا برای باتری، و همچنین توسط تعداد فزاینده ای از تولیدکنندگان خودرو، در حال افزایش است.
به طور خاص، پایداری می‌تواند بر بسیاری از عوامل، از استخراج مواد خام گرفته تا سناریوهای تولید و استفاده، تأثیر بگذارد.
در سال‌های آینده، توسعه‌های صنعتی احتمالاً بر روی فناوری‌های سلولی و فناوری‌های تولید تمرکز خواهند کرد، که برخی از آنها حتی پایداری را با هم ترکیب می‌کنند، به عنوان مثال، ردپای CO2 پایین. با هزینه کم.
اینها شامل کاتدهای مبتنی بر آهن و منگنز، پردازش الکترودهای مبتنی بر آب یا خشک و استفاده از بازیافت برای بازیابی مواد در پایان عمر باتری است.
محل تولید نیز نقش مهمی در پایداری ایفا می کند که تحت تأثیر عواملی مانند ترکیب انرژی موجود و فاصله تا سایت های تولید بالادست و پایین دست است.
باتری هایی با پروفایل های واضح و موارد استفاده
سه روند کلیدی ارائه شده در این مطالعه می‌توانند متناقض باشند: برای مثال، عملکرد بالا گران است و اولویت بالای ردپای محیطی کم ممکن است استفاده از برخی فناوری‌ها را محدود کند.
در نتیجه، صنعت نیاز به تنوع بخشیدن و تولید باتری هایی با پروفایل های واضح و موارد استفاده دارد.
تولیدکنندگان سلول، OEM های خودرو، استارت آپ ها و سرمایه گذاری های مشترک آنها قصد دارند تا سال 2028 بیش از 10 تراوات ساعت ظرفیت تولید سلولی سالانه ایجاد کنند.
اگر احتمال اجرا و تاخیرهای معمول در نظر گرفته شود، تا 5 تراوات ساعت واقعی تر به نظر می رسد.
در مورد تولید مواد فعال آند و کاتد، حدود 3 تراوات ساعت برای سال 2028 اعلام شد که به تقاضای باتری پیش بینی شده در بازارهای کاربردی 2 تا 3.5 تراوات ساعت نزدیک تر است.
چگونگی توسعه ظرفیت بازیافت باتری هنوز مشخص نیست.
بنابراین، تمام اعلامیه‌های منتشر شده در سال‌های اخیر تصویری نامتقارن را در امتداد زنجیره ارزش LIB نشان می‌دهند، جایی که تمرکز طولانی مدت بر تولید سلول بوده است.
این صنعت هنوز در زمینه مواد و قطعات به عقب نرسیده است.
صنعتی‌سازی برای صنعت لیتیوم-یون
اروپا در راه خودکفایی؟
دکتر کریستوف نیف، هماهنگ‌کننده علمی این مطالعه، اروپا را در مسیر خوبی برای تبدیل شدن به یک بازیگر مهم در تولید سلول‌های باتری جهانی می‌بیند: «در اروپا، به دلیل افزایش تولید خودروهای الکتریکی، برنامه‌هایی برای ایجاد ظرفیت‌های تولید سلولی 1.7 تراوات ساعت وجود دارد.
به نظر می رسد حدود 1 تراوات ساعت پس از تعدیل احتمال اجرا و تاخیر، واقع بینانه باشد.
بنابراین ارقام اروپا روند جهانی تمرکز قوی بر پروژه ها و سرمایه گذاری در تولید سلول را تایید می کند.
هدف قرار دادن 30 درصد از تولید سلولی جهانی در خاک اروپا می تواند محقق شود.
با این حال، نیف اضافه می کند که اروپا احتمالا در تولید مواد آند ضعیف باقی می ماند و باید به واردات متکی باشد.
شکاف های دیگری نیز وجود دارند، به عنوان مثال، در اجزای سلول غیرفعال یا فناوری کلیدی فسفات آهن لیتیوم، که برای باتری های ارزان قیمت بسیار مهم است.
تا کنون، گسترش ظرفیت های تولید و این سوال که کدام تولیدکنندگان می توانند این فناوری را در تولید سلول پوشش دهند، نامشخص است.
به طور مشابه، هیچ سازنده موادی هنوز متعهد به ایجاد ظرفیت قابل توجهی برای مواد سیلیکونی که نسل بعدی فناوری LIB در نظر گرفته می شود، نشده است.
برای غلبه بر این چالش ها، سرمایه گذاری ها و شرایط سرمایه گذاری خوب، همچنین هزینه های انرژی پایین و کارگران واجد شرایط نقش مهمی دارند.
ساده‌سازی فرآیندهای بوروکراتیک و کاهش رویه‌های زمان‌بر، و همچنین بهبود یارانه‌های دولتی و مکانیسم‌های تامین مالی می‌تواند به جذب بازیگران صنعتی بیشتر و تضمین شرایط بازی برابر با کشورهای غیر اروپایی کمک کند.
