แบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์: เกมคู่ของการป้องกันสิ่งแวดล้อมและการพิจารณาค่าใช้จ่าย

ในยุคของอุตสาหกรรมยานพาหนะพลังงานใหม่ที่เฟื่องฟู (NEV) เทคโนโลยีแบตเตอรี่ในฐานะแรงผลักดันหลักได้รวบรวมความสนใจอย่างมากกับทุกนวัตกรรม . แบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์ซึ่งเป็นทิศทางทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ฉัน . พื้นหลังของแบตเตอรี่ที่ไม่มีโคบอลต์เพิ่มขึ้น

(a) การขาดแคลนทรัพยากรโคบอลต์และความผันผวนของราคา

โคบอลต์เป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญที่มีการสำรองทั่วโลกที่ จำกัด และการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ . ตามข้อมูลที่เกี่ยวข้องเกือบ 70% ของการจัดหาโคบอลต์ทั่วโลกมาจากสาธารณรัฐประชาธิปไตยของคองโก .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} คิดเป็นสัดส่วนมากถึง 40% ของค่าใช้จ่ายของวัสดุแคโทดในแบตเตอรี่ที่สอง . ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของจำนวน NEVS ความต้องการโคบอลต์เพิ่มขึ้นในขณะที่อุปทานยังคงค่อนข้าง จำกัด จุดสูงสุดในอดีต . ความผันผวนของราคานี้ได้กำหนดความกดดันด้านต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญต่อผู้ผลิตแบตเตอรี่และ บริษัท NEV กระตุ้นให้พวกเขาหาวิธีแก้ปัญหาทางเลือกทำให้เกิดแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ .}

(b) ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสังคม

กระบวนการขุดโคบอลต์นั้นเต็มไปด้วยปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมมากมาย . เกือบสองในสามของโคบอลต์โลกถูกขุดในสาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโกซึ่งมักจะเป็นผลพลอยได้จากการทำเหมืองนิกเกิลขนาดใหญ่ ความเสี่ยง . โคบอลต์ประกอบด้วยสารหนูสารก่อมะเร็งระดับ 1 ที่ระบุโดยหน่วยงานระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยเกี่ยวกับโรคมะเร็งขององค์การอนามัยโลกและสารประกอบของสารหนู trioxide เป็นสารหนูที่เรามักจะอ้างถึงในสมัยโบราณ สุขภาพ . นอกจากนี้การขุดโคบอลต์อาจก่อให้เกิดปัจจัยความไม่แน่นอนทางสังคมในท้องถิ่นเช่นการแข่งขันทรัพยากรและปัญหาสิทธิแรงงาน . ดังนั้นจากมุมมองของการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและความรับผิดชอบต่อสังคมการลดการพึ่งพาโคบอลต์ได้กลายเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการพัฒนาของอุตสาหกรรม

II . หลักการทางเทคนิคและประเภทของแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์

(a) หลักการทางเทคนิค

แบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ไม่ได้หมายความว่าพวกมันปราศจากโคบอลต์ . แทนพวกเขาลดหรือกำจัดองค์ประกอบโคบอลต์ในวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ผ่านทางเทคโนโลยีหมายถึง . โคบอลต์ส่วนใหญ่จะทำให้โครงสร้างของการรวมตัวกัน วิธีการ . ตัวอย่างเช่นโดยการเติมองค์ประกอบเฉพาะที่ไม่มีการหมุนของอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ปรากฏการณ์ของอิเล็กตรอน superexchange จะอ่อนตัวลงลดการผสมลิเธียม/นิกเกิลและการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานของไฟ ความปลอดภัย .

(b) ประเภทหลัก

แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP): แบตเตอรี่ LFP ปราศจากโคบอลต์โดยเนื้อแท้และเสนอข้อดีเช่นความปลอดภัยสูงและต้นทุนต่ำ . Tesla อยู่ใน "การเจรจาเชิงลึก" กับ CATL ที่จะใช้แบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ในผลิตภัณฑ์บางส่วน . หากการเจรจาต่อรองนี้ ของแบตเตอรี่ LFP จำกัด การใช้งานของพวกเขาในกลุ่มยานพาหนะระดับสูงบางกลุ่มในระดับหนึ่ง .

แบตเตอรี่ระบบนิกเกิล-แมงดา: แบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ NMX ของ SVOLT เป็นแบตเตอรี่ระบบนิกเกิล-แมงกานีสชนิดหนึ่งที่ไม่มีแบตเตอรี่โคบอลต์ . มันจะเพิ่มสัดส่วนนิกเกิลหลังจากการกำจัดโคบอลต์และเพิ่มความสามารถในการเพิ่มความเสถียรของแบตเตอรี่ . ความหนาแน่นเทียบเท่ากับ NCM811 ในขณะที่ลดต้นทุนวัสดุลง 5%-15}%และลดต้นทุนเซลล์แบตเตอรี่ลงประมาณ 5%โดยไม่ได้รับผลกระทบจากทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ .}

III . ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนของแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์

(a) การลดต้นทุนวัตถุดิบ

โคบอลต์เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่แพงที่สุดในวัสดุแคโทดของแบตเตอรี่ที่สอง . การลดหรือกำจัดการใช้โคบอลต์สามารถลดต้นทุนวัตถุดิบของแบตเตอรี่ได้อย่างมีนัยสำคัญ วัสดุแคโทดของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตคิดเป็นน้อยกว่า 15% ของต้นทุนแบตเตอรี่ทั้งหมด . ข้อมูลจากหลักทรัพย์ซินดาแสดงให้เห็นว่าค่าใช้จ่ายทั้งหมดต่อ kWh ของแบตเตอรี่ Ternary NCM523 คือ 724 . 91 หยวนซึ่งสูงกว่าแบตเตอรี่ LFP 18.4%

(b) การส่งเสริมการลดราคาแบตเตอรี่

การลดต้นทุนจะทำให้ราคาแบตเตอรี่ลดลงโดยตรงและลดต้นทุนยานพาหนะโดยรวมของ NEVs . การใช้เทสลาเป็นตัวอย่างค่าใช้จ่ายแบตเตอรี่คิดเป็น 30% -40% ของค่าใช้จ่ายรถยนต์ทั้งหมด Tesla Model 3. นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของ NEV และส่งเสริมความนิยมของพวกเขา .}

IV . ความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมต้องเผชิญกับแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์

(a) ปัญหาความมั่นคงด้านประสิทธิภาพ

โคบอลต์มีบทบาทสำคัญในการรักษาเสถียรภาพโครงสร้างของวัสดุแบตเตอรี่ . หลังจากลบโคบอลต์ความเสถียรของประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อาจได้รับผลกระทบ . ปัจจุบันแบตเตอรี่ปลอดโคบอลท์ ความเร็ว . นอกจากนี้หลังจากลบโคบอลต์ออกจากแบตเตอรี่สูง-นิคเกลความเสถียรทางความร้อนของแคโทดจะแย่ลงทำให้พวกเขามีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนสูง . เมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงหรือผลกระทบภายนอก

(b) ปัญหาการทดแทนทรัพยากรและการรีไซเคิล

แม้ว่าแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์จะลดการพึ่งพาโคบอลต์ แต่พวกเขาอาจเพิ่มความต้องการทรัพยากรอื่น ๆ . ตัวอย่างเช่นการเพิ่มขึ้นของสัดส่วนนิกเกิลในระบบนิกเกิล-แมงกานีสแบตเตอรี่โคบอลต์ที่ปราศจากโคบอลต์อาจนำไปสู่แรงกดดันจากการใช้แบตเตอรี่นิกเกิล วิธีการรีไซเคิลและกำจัดแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์ที่ใช้ไปอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อหลีกเลี่ยงมลพิษด้านสิ่งแวดล้อมรองเป็นความท้าทายที่สำคัญที่ต้องเผชิญกับอุตสาหกรรม .

v . โอกาสในการพัฒนาและการตอบโต้สำหรับแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์

(a) โอกาสในการพัฒนา

แม้จะมีความท้าทายมากมายแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ยังคงมีโอกาสในการพัฒนาในวงกว้างในระยะยาว . ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องความมั่นคงด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์คาดว่าจะดีขึ้นต่อไป เพื่อเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีกระแสหลักสำหรับแบตเตอรี่พลังงานในอนาคต .

(b) การตอบโต้

เสริมสร้างการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี: สถาบันการวิจัยและองค์กรควรเพิ่มการลงทุนในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์อย่างต่อเนื่องสำรวจระบบวัสดุใหม่และเทคโนโลยีกระบวนการอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงความมั่นคงด้านประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่ . ตัวอย่างเช่นโดยการเพิ่มประสิทธิภาพและสัดส่วน

การปรับปรุงระบบความปลอดภัยของทรัพยากร: สร้างช่องทางจัดหาทรัพยากรที่หลากหลายเพื่อลดการพึ่งพาทรัพยากรเดียว . ในเวลาเดียวกันเสริมสร้างการสำรวจและการพัฒนาทรัพยากรทางเลือกเช่นนิกเกิลเพื่อเพิ่มขีดความสามารถด้านความปลอดภัยของทรัพยากร

การเพิ่มแนวทางนโยบาย: รัฐบาลควรแนะนำนโยบายที่เกี่ยวข้องเพื่อส่งเสริมและสนับสนุนการวิจัยการพัฒนาและการประยุกต์ใช้แบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์ . ตัวอย่างเช่นการให้เงินอุดหนุนการวิจัยสิ่งจูงใจภาษีและนโยบายอื่น ๆ สนับสนุนเพื่อส่งเสริมการพัฒนาของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ ทรัพยากร .

แบตเตอรี่ที่ปราศจากโคบอลต์ซึ่งเป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ NEV กำลังเผชิญกับความท้าทายและโอกาสในเกมคู่ของการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการพิจารณาค่าใช้จ่าย . ผ่านมาตรการต่าง ๆ เช่นการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการพัฒนาระบบความปลอดภัยของทรัพยากร อุตสาหกรรม .