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鋰礦還能熱多久?

2020-1-21 8:06:11 來源:中國礦業報 作者:Umar Ali /文 潘 冰 /編譯

由于電池行業的巨大需求,鋰的價格一路飆升。盡管鋰需求幾乎沒有放緩的跡象,但電池制作技術正在快速更新換代。世界各地的項目都在尋找鋰的替代品,并有望很快取得突破。面對這種局面,礦商是否應該全力以赴開采鋰礦?

鋰資源開采迎來高峰

全球減排行動推動了電動汽車等技術的發展,電池所需鋰的需求隨之大幅增加。根據Benchmark Minerals的分析,自2015年以來,鋰離子電池的需求量增長了兩倍,達到180GWh。

需求增加導致礦業公司在世界各地大舉投資鋰礦項目。自2017年以來,澳大利亞已開發了6座鋰礦山,以確保未來鋰金屬的持續供應。泰國可再生能源公司Energy Absolute宣布,計劃在20207月建成一座產量50gw的鋰離子電池廠。印度也投資40億美元建設了4座鋰電池生產廠。

然而,這些投資都需要時間和金錢,在開發鋰礦資源的同時,電池技術也在進步,可能會把鋰市場甩在后面。歐洲創新公司InnoEnergy的產業戰略主管博·諾馬克表示:“鋰需求肯定會隨著電池產量的增加而上升。但這種增長將逐漸減弱,因為建造新工廠并實現滿負荷運轉所需的時間會越來越長。從目前的情況看,未來5年鋰的供應足以滿足需求,但人們擔心之后的電池市場有可能出現鋰供應不足。”

不斷尋找替代能源

Benchmark還預測,到2030年,鋰的需求量將達到220萬噸,但供應量只有167萬噸。為了彌補這個巨大的缺口,一些礦業和能源公司投資開發鋰的替代品。

供應充足、基礎穩定、成本低廉的鋅是一個有吸引力的替代品,但其商業化嘗試歷來很少。位于亞利桑那州Nant Energy 公司利用鋅基能量存儲系統,在過去7年間成功為非洲和亞洲的110個村莊供電。該公司的鋅空氣電池系統以“呼吸空氣”的電極取代了傳統的第二電極,利用空氣中的氧氣從鋅中提取能量。他們還研發了一種技術,可以讓鋅在長時間內保持電量,從而解決了鋅電池和鋅空氣電池重復使用能力有限的問題。

然而,盡管鋅的儲量比鋰豐富,但預計也只能維持25年左右,作為鋰的長期替代品并非完全沒有問題。

鈉硫電池是鋰離子電池的另一種替代品,已經在世界各地的工廠大規模使用。鈉硫電池使用現成組件,比鋰離子電池壽命更長。其主要缺點是反應物的揮發性和工作所需的高溫。

鎳是另一種有望替代鋰的金屬。2018年10月,俄羅斯鎳礦公司Norlisk和德國化工公司BASF建立了戰略合作關系。Norilsk首席運營官Sergey Dyachenko表示,盡管BASF在鋰離子電池方面有投資,但他們相信鎳可以替代鋰。

BSLBATT公司的數據顯示,鎳鎘電池在價格上比鋰電池有優勢,后者的生產成本比前者要高出約40%。

科學家們從未放棄開發新的電池技術,避開傳統礦物,使用更容易獲得的材料來為電池供電。其中一個例子就是氫燃料電池,它使用了大量的(盡管易揮發的)氣體,能量重量比是鋰離子電池的十倍。Aquion Energy和Aqua Battery等公司也在投資研發使用鹽水作為關鍵組件的電池,完全避免了與其他替代產品相關的可用性和波動性問題。盡管這些電池仍處于早期開發階段,但如果技術在商業上可行,必將為鋰等關鍵礦物的供需問題提供一個有吸引力解決方案。

談到這些替代方案,諾馬克認為:“目前的主要限制是,安裝基數和生產能力有限,導致成本過高,在與高容量、低成本的鋰電池的競爭中不占優勢。不過,它們也有一些優勢,比如可擴展性、高循環率,這些對蓄電池來說很重要。”

回收及再造挑戰

隨著電池技術領域,鋰替代品的開發,以及近年來電動汽車需求的迅猛增長,礦業公司應該改變開采鋰礦的方式,以確保在鋰金屬上的投資能夠獲得長期回報。

顛覆性的鋰開采項目是確保這種金屬在未來的電池技術中占有一席之地的一種方法。根據Benchmark的數據,鋰礦行業產能擴張出現停滯,需要更大的企業進入市場,改變其運營方式。力拓集團正是這樣一家有望擾亂鋰礦市場的“大魚”。2019年10月,該公司在其位于加州的硼礦中發現了大量高品質鋰。Benchmark建議力拓將市場思維從“短期增長轉變為長期擴張,跟上電動汽車和電池的擴張步伐”。

另一個解決鋰短缺的辦法是加大對回收項目的投資。根據澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO) 2018年發布的一份報告,澳大利亞每年3300噸的鋰離子電池廢料中只有2%被回收,該統計數據也在很大程度上反映了全球鋰電池回收現狀。

然而,從電池中回收鋰也存在挑戰。如果進行大規;厥,就必須考慮回收過程伴隨的一系列與揮發性礦物成分有關的健康和安全問題。在廢棄的電氣設備中關鍵礦物的濃度很低,而且回收材料的質量往往低于開采材料,作為采礦替代品的效率不高。

科技的發展可能會給鋰電池行業帶來新的生機。諾馬克預測:“在過去的5年里,電動汽車的電池成本下降了3倍,而功率卻大大增加。在未來5年內,電池技術的發展速度不會那么快,但成本和性能會有顯著的提高。此外,還有一些新技術正在開發中,有望實現更高的性能。”□

網站編輯:宮莉

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