Vzácne suroviny pre batérie E-mobilita by sa mohla stať nákladným podnikom
Lítium a kobalt sa považujú za kľúčové prvky elektromobility. Tieto dva kovy sú v lítium-iónových batériách, ktoré sa kvôli vysokej hustote energie považujú za hnaciu silu medzi nabíjateľnými batériami. Už teraz dodávajú elektrickú energiu takmer do všetkých mobilných telefónov, inteligentných telefónov a notebookov a čoraz častejšie aj do elektrických bicyklov a elektrických automobilov. A trh s elektromobilitou sa práve začína rozvíjať. Ceny lítia a kobaltu na svetovom trhu zodpovedajúcim spôsobom vzrástli. Všetky hlavné automobilové skupiny sa teraz snažia zabezpečiť prístup k vytúženým materiálom.
Globálne rezervy sú však obmedzené a niektoré z nich sa nachádzajú v politicky nestabilných regiónoch sveta. Odborníci už dlho varujú, že zvyšujúci sa globálny dopyt po oboch kovoch by mohol čoskoro viesť k ich nedostatku a tým k výbuchu nákladov na trhu so surovinami. Batérie by mohli byť v dohľadnej dobe nedostupné, obáva sa však, že ich ceny v poslednej dobe prudko poklesli. V novej štúdii vedci z Technologického inštitútu v Karlsruhe a Helmholtzovho inštitútu v Ulme skúmali, ako skutočne stojí ponuka surovín, či možno očakávať úzke miesta a zvyšovanie cien.
Pokiaľ ide o nabíjateľné zdroje energie, v súčasnosti neexistuje nijaké riešenie okolo lítia a kobaltu. Lítium je najľahší kov v periodickej sústave a súčasne má ideálne elektrochemické vlastnosti. Alkalický kov je v katódovom materiáli prítomný vo veľkých množstvách, konkrétne spolu s kobaltom vo forme zmesného oxidu. Kombinácia materiálov v konečnom dôsledku zaisťuje dlhú životnosť, energiu a hustotu energie batérie. Malé batérie obsahujú iba porovnateľne malé množstvo alkalického kovu: mobilný telefón obsahuje iba dva až tri gramy. Pre elektromobil je však potrebných niekoľko kilogramov. Podobná situácia je aj s kobaltom.
Lítiové batérie by mohli byť drahšie
Už teraz, predtým, ako sa skutočne začala éra elektromobility, je dopyt po lítiu a volfráme obrovský, ako to píšu vedci pracujúci s Danielom Buchholzom v časopise „Nature Reviews Materials“. Podľa nedávnej správy Americkej kartografickej agentúry USGS, uvedenej v štúdii, z 35 000 ton lítia vyrobeného v roku 2017 sa 46 percent použilo na výrobu batérií. V roku 2025 by to malo byť 70 percent a viac. Zistené zásoby lítia sa odhadujú na 14,3 milióna ton na celom svete. V prípade kobaltu sa zhruba polovica z minulého roka vyťaženého množstva použila na batérie. Očakáva sa tiež zvýšenie dopytu v roku 2025.
Aj keď sú dve tretiny globálnych ložísk lítia sústredené v troch krajinách Južnej Ameriky (Čile, Bolívia, Argentína), vedci z oblasti Buchholz považujú dostupné rezervy za dostatočné a bezpečné na nasledujúce desaťročia. Aby bolo možné uspokojiť rastúci dopyt, musí sa však zvýšiť výroba - možno aj desaťkrát. Tri juhoamerické krajiny reagovali na zvýšený dopyt a zriadili veľké výrobné zariadenia.
Vedci z Karlsruhe a Ulmu hodnotia zásoby kobaltu ako oveľa kritickejšie. Aj keď veľké množstvá ležia na zemi nečinne, dostupnosť je obmedzená hlavne geograficky. V súčasnosti je viac ako polovica celosvetovo vyťaženého prechodného kovu objavená v baniach v Kongu, ktoré je už roky zmietané občianskymi vojnami. Podľa výskumníkov je vzhľadom na politicky veľmi neistú situáciu potrebné obávať sa úzkeho miesta a zvýšenia cien tohto dôležitého kovu. Vidia východisko v nikle a iných menej cenných kovoch. Mohli by vo veľkej miere nahradiť kobalt v elektródach. Keby bolo tiež možné týmto spôsobom znížiť požiadavku na kobalt, zostala by požiadavka na lítium nezmenená. V najbližších rokoch možno preto v každom prípade očakávať zvýšenie ceny lítiových batérií. Vedci považujú batérie na báze sodíka za ekologickejšiu a lacnejšiu alternatívu. Sodík, tiež alkalický kov, sa v zemskej kôre vyskytuje takmer tisíckrát častejšie ako chlorid alebo uhličitan sodný a je možné ho odbúrať ľahšie a ekologickejšie ako lítium.
Avšak sodíkovo-iónové batérie, ktoré sú na trhu iba tri roky, si vyžadujú technické vylepšenia a optimalizáciu materiálu, aby sa znížila ich hmotnosť a zvýšila sa ich nízka hustota energie. Predstavuje asi polovicu súčasnej lítiovej technológie. Podľa názoru vedcov nedostatok surovín a ich zdražovanie pravdepodobne zvýši tlak na vývoj batériových systémov, ktoré sa zaobídu bez lítia a kobaltu. Podrobná analýza nákladov v štúdii však tiež ukazuje: Napriek nízkym cenám surovín bude výroba sodíkových batérií v zásade sotva lacnejšia ako výroba lítiových skladovacích systémov.