framsteg inom batteriteknik är avgörande för fortsatt tillväxt på energilagringsmarknaden, och energiindustrianalytiker säger att dessa framsteg också behövs för att flytta e-rörlighet framåt och bekämpa klimatförändringen. Transportsektorn står för den största andelen av amerikanska växthusgasutsläpp, strax före kraftproduktion, enligt US Environmental Protection Agency., Litiumjonbatterier har varit den produkt som valts för tillverkare av elfordon (EV), och flera grupper arbetar med att förbättra aktuell batteriteknik, tillsammans med att utveckla nya källor till billiga, snabbladdningsbatterier. Det inkluderar Vehicle Technologies Office (VTO), en del av US Department of Energy (Doe) på kontoret för energieffektivitet & förnybar energi. VTO samordnar aktiviteter med US Advanced Battery Consortium( USABC); USABC i juli tillkännagav tilldelningen av en $2.,4 miljoner kontrakt till Worcester Polytechnic Institute i Worcester, Massachusetts, för att leda ett program för att utveckla billiga, snabba batterier för EV-applikationer.
”litiummarknaden är i sin linda. Det kommer att explodera till uppsidan,” Andrew Bowering, grundare, regissör och finansiell officer av American litium, berättade för POWER. ”Lyssna bara på Elon Musk idag prata om mängden energilagring, och generation, som krävs för att elektrifiera den globala transportflottan. Nätet, och stationär kraft, är ett annat massivt företag själv., Litium kommer att vara den primära komponenten i den elektriska globala flottan. Det beror på att det är lätt, liten och kastar sin yttre elektron lätt. Ingenting ersätter litium under vår livstid där rörlighet krävs.”
1. Tesla tittar på förbättringar i batteriteknik för elfordon (EVs) för att minska kostnaden för företagets signatur EVs. Artighet: Tesla
Musk har hällt pengar i batteriteknik (Figur 1), med ett öga mot att minska kostnaden för hans företags EVs., Musk, talar vid Teslas ”Battery Day” den Sept. 22, sade en ny generation av EV batterier kommer att vara mer kraftfull, kommer att pågå längre, och vara hälften så dyrt som företagets nuvarande celler. Musk sa att hans företags nya och större cylindriska celler kommer att ge fem gånger mer energi, sex gånger mer kraft och 16% större körområde—även om han sa att full produktion är ungefär tre år bort.
”Vi har ingen prisvärd bil. Det är något vi kommer att ha i framtiden. Men vi måste få kostnaden för batterier ner, säger Musk., EV – branschforskare har sagt att prisparitet, eller den punkt där EVs är lika med förbränningsdrivna fordon, uppnås när batteripaket kostar $100/kWh. EV consulting firm Cairn Energy Research Advisors sa att Teslas batteripaket kostar $156/kWh förra året.
”nya batterikonfigurationer av Tesla och andra kommer alla att baseras på litiumjon i många år framöver”, säger Bowering. ”Framsteg i batterikonfigurationer kommer att påverka kapacitet, livslängd, tillförlitlighet och slutligen kostnad., Dessa förbättringar kommer att driva investeringar i EVs och elektrifiering ytterligare.”
För detta ändamål sade Musk på Batteridagen att Tesla skulle tillverka battericeller vid sin fabrik i Brandenburg, Tyskland, vilken Musk kallar Teslas Berlin-anläggning, även om anläggningen ligger 30 miles från Berlin. ”Ja, Vi kommer att tillverka celler i Berlin. Japp, ” Musk sa på Batteridagen., Analytiker noterade dock att Teslas nuvarande tillståndsansökan för att driva anläggningen inte omfattar celltillverkning, och de analytiker sa också att den tyska regeringen sannolikt skulle vilja granska dessa planer.
ett slutligt beslut om Teslas reviderade tillstånd för anläggningen—där Tesla vill producera 500 000 EVs årligen—förväntas i December., Musk sa att förbättringar i batterier skulle kräva ytterligare tekniska genombrott, även om han har erbjudit att minskningar av batterikostnaden (driven av produktionsförbättringar) skulle göra det möjligt för sitt företag att marknadsföra en $25,000 EV, vilket han har sagt är viktigt att nå sitt mål för årlig försäljning av 20 miljoner fordon. Priset är $ 10,000 till $ 15,000 under det nuvarande genomsnittliga priset på den billigaste Tesla-modellen, modellen 3. Den nuvarande tidslinjen för tillverkning vid Brandenburg-fabriken kräver att de första fordonen kommer från monteringslinjen i juli 2021. Tesla på September., 24 sa att det skulle behöva starta en ny godkännandeprocess för batteriproduktion, och i början av oktober har ingen tidslinje för denna ansökan offentliggjorts.
Musk diskuterade en torrbeläggningsprocess i sina kommentarer från September. Denna process, utvecklad av forskare vid Tysklands Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS, rockar elektroder med en torr film istället för flytande kemikalier. Processen sparar energi och eliminerar giftiga lösningsmedel., Maxwell Technologies, ett San Diego, Kalifornien-baserat företag förvärvat av Tesla i början av 2019 för $200 miljoner, arbetar med en torr elektrodteknik. Maxwell förra året sa att dess elektrod möjliggör en energitäthet på mer än 300 Wh/kg i nuvarande demonstrationsceller, och företaget har sagt att det ser en väg till mer än 500 Wh / kg. Dessa nivåer skulle vara en stor förbättring jämfört med Teslas nuvarande battericeller, vilket möjliggör längre räckvidd. Maxwell förra året sa att dess teknik skulle resultera i en 10% till 20% kostnadsminskning jämfört med state-of-the-art våta elektroder, medan potentiellt fördubbla batteriets livslängd., Tesla, tillsammans med partner Panasonic, förväntar sig att spara pengar, tid och fabriksutrymme med hjälp av dotterbolagets teknik.
en del av Teslas kostnadsbesparingar skulle komma från att producera litium på en plats i Nevada nära företagets så kallade Gigafactory. Musk berättade företagets aktieägare på Batteridagen att Tesla har säkrat rättigheter till 10 000 hektar i Nevada där det skulle producera litium från lera insättningar med hjälp av en process som utvecklats av företaget. Om det lyckas skulle Tesla vara det första företaget i världen att kommersiellt producera litium från lera.,
litium hittills har producerats antingen från saltlake, mestadels i Sydamerika, eller spodumene hårdrock, vanligtvis finns i Australien. Nevada har flera litiumlera projekt under utveckling, inklusive Thacker Pass-projektet från Lithium Americas Corp. (LAC), som har sökt federal tillstånd godkännande i mer än ett decennium. LAC utvecklar också Cauchari-Olaroz-projektet i Jujuy, Argentina. Ett annat Nevada utvecklingsprojekt övervakas av ioneer Ltd. LAC har sagt att det kan extrahera litium från lera genom en process som innebär syralakning., Tesla sa att inte involvera syra.
”Tesla godkände litiumlera,” Bowering sa. ”Tesla ingenjörer har varit över hela planeten i flera år tittar på litiumkällor. De satsar nu på Nevada … har flera sedimentära litiumfyndigheter som är framtiden för litiumbrytning och i en gruvvänlig miljö. Nevada sitter på toppen av en stor caldera av Super vulkaner som befolkade sediment med minable koncentrationer av litium som ingen annanstans i landet.,”
Tesla sade sin plan i Nevada innebär att blanda lera med bordsalt och sedan tillsätta vatten. Företaget sa att processen orsakar en reaktion där saltet skulle läcka ut med litium, och litiumet skulle sedan extraheras. Den överblivna leran skulle sättas tillbaka i marken för att mildra miljöskador, ungefär som den nuvarande gruvbranschens praxis att återvända sten till jorden efter att mineraler extraherats.,
”det är ett mycket hållbart sätt att erhålla litium”, säger Musk, som inte sa var i Nevada företaget hade fått litiumrättigheterna eller om utvecklingen har börjat. Bowering sa fortsatt ansträngda relationer mellan USA och Kina, som dominerar det globala utbudet av litium och batteritillverkning, innebär att USA måste utveckla sina egna litiumreserver och rampa upp sin batteriproduktion för att möta efterfrågan.
”kinesiska – amerikanska relationer kommer att driva ytterligare investeringar och utveckling i inhemska amerikanska, litiumproduktion, katodtillverkning och batteriproduktion, säger Bowering. ”USA producerar för närvarande 2% av sitt nödvändiga litium. När efterfrågan ökar krävs en inhemsk källa.”Bowering sa,” usa måste ha inhemsk produktion av Li-ion-batterier, eller det kommer att bli lika beroende av denna nya energikälla som den en gång var på utländsk olja.”
—Darrell Proctor är biträdande redaktör för MAKT (@POWERmagazine).