锂离子电池成储能主流 锂原料能否支撑未来产量

2021-10-25      571 次浏览

特斯拉(Tesla)推出Powerwall、PowerPack两款锂离子电池能源储存设备首周预售订单总额突破8亿美元,掀起一阵能源储存热潮,过去产业界从未有人担心过锂原料不足,但随着特斯拉Gigafactory规模量产逐渐成形,以及其他公司跟进锂离子电池,在电动汽车与能源储存两大应用需求下,产业界开始有未雨绸缪的声音:锂原料是否足以支撑未来产量?不过,澳洲公司CobreMontana的新开采技术或许可解除此一疑虑。


回顾2011年时,在能源储存协会大会上,还有创投对锂离子电池嗤之以鼻,认为是不可能大规模设置的“玩具”,如今光是特斯拉本身的锂离子电池及能源储存产品就带动不少应用,客户包括电力公司如Oncor与南加州爱迪生(SouthernCaliforniaEdison)、云端服务巨人亚马逊网络服务(AmazonWebServices)、需求反应服务商EnerNOC,以及全美最大电网能源储存计划开发商AESEnergyStorage。除了大公司客户,连同新创事业也磨刀霍霍,由于PowerPack以充放电循环5,000次计算,经过PowerPack储能后每度电所新增的成本约仅为0.05美元,新创事业“先进微电网解决方法”(AdvancedMicrogridSolutions)就计划买进总储能容量50万度的特斯拉PowerPack储能系统,供应电网稳定服务。


在特斯拉推波助澜下,锂离子电池成为能源储存主流电池技术的趋势越来越明显,如奇异(GE)抛弃了自家的独拉松电池,改投锂离子电池怀抱;奔驰制造商戴姆勒(DaimlerAG)也宣布要推出锂离子电池能源储存产品,进入电网能源储存市场。在澳洲,能源储存市场蠢蠢欲动,一方面因为近年来澳洲的太阳能渗透率快速提升,开启能源储存需求,一方面澳洲人传统上对电网不信任,渴望有自有能源,而在锂离子电池能源储存价格持续下降下,业界认为澳洲能源储存市场可望飞跃式成长,澳洲电力公司计划亲自推出能源储存产品,即使这样做会伤害售电营收也在所不惜,因为“我们不做,别人也会做”。而特斯拉在锂离子电池上的合作伙伴,也是数家澳洲电力公司的能源储存产品的锂离子电池供应商Panasonic,计划将同样的合作模式推展到欧洲,自德国开始发展。


而这些快速发展,也让人开始注意到过去不认为是问题的锂原料供应问题,特斯拉本身预期其锂离子电池厂产量全开的状况下,2020年将消耗8,000公吨的锂原料,而若电动汽车与能源储存市场如乐观的预期一飞冲天,至2040年,全球有可能一年要80万吨的锂原料才能满足产业总体需求。


美国地理调查于2015年初估计,全球锂资源约为3,950万公吨,而具备商业开采价值的锂储备量则仅为1,351.9万公吨,在目前的产业状况下,这样的锂资源可用上超过300年不成问题,但若是需求爆炸性成长,在一年80万吨的情况下,不到17年就会用尽。


冶金法可将矿物废料变成锂原料


那么,我们是否该担心人类未来过度依赖锂离子电池,终有一天会因为锂用尽而陷入能源危机?或许不必太杞人忧天,因为2040年还很远,届时可能已经有替代产品,就算没有替代产品,锂离子电池也可回收再制,而创新采矿技术也可望彻底解决锂不足的问题。


提炼锂矿要高温淋溶,是相当耗费能源的过程,因此只有选用氧化锂含量较高的矿石,才有开采价值,包括锂辉石、透锂长石等,即使使用氧化锂含量6%的矿石,每吨生产成本仍可能高达3,000到5,000美元,因此,过去若是矿石氧化锂含量低于5%,就毫无开采价值。锂在大自然中含量其实相当丰富,光是海水中就高达2,300亿吨,只是高含量的优质矿石相当稀少。


澳洲矿业公司CobreMontana提出改以湿法冶金学提炼的想法,将矿石磨碎后,于摄氏90度下加入硫酸,溶出矿石中所有的金属,过程中出现二氧化硫,可再导回系统中与水结合重新出现硫酸,而溶化的金属除了锂,还会包括镁、铝、铷、锶、镓等金属,可另外出售,还有大量的硫酸钾,可做为肥料,出售所得可回收2成的成本,而整个冶金过程所需能量都由硫氧化而来,无须额外能源,硫占了冶金过程3成的成本,而硫是石油开采的副产品,相当容易取得。


使用这种方式,即使锂矿含量低的矿石也可利用,CobreMontana表示,以此冶金法,使用氧化锂含量仅2%的云母石,每吨成品冶炼成本只需1,800美元,甚至比南美洲各国如阿根廷、玻利维亚、智利的卤化物沉积优质矿冶炼成本每吨2,000到2,500美元更低。这开启了大量新的锂资源,云母在全球可说遍地都是,经常是采矿时抛弃的废料,取得成本相当低廉,光是捷克的Cinovec矿区,就可望供应1,000万吨锂原料。


CobreMontana目前已在Cinovec矿区进行小规模测试生产,每小时可产出1到3公斤锂原料,CobreMontana计划将与合作伙伴进行规模商业生产,若能顺利量产,看来人类就不用担心锂会用完的问题了。


原标题:锂离子电池成储能主流锂原料能否支撑未来产量



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