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锂矿还能热多久?

2020-1-21 8:06:11 来源:中国矿业报 作者:Umar Ali /文 潘 冰 /编译

由于电池行业的巨大需求,锂的价格一路飙升。尽管锂需求几乎没有放缓的迹象,但电池制作技术正在快速更新换代。世界各地的项目都在寻找锂的替代品,并有望很快取得突破。面对这种局面,矿商是否应该全力以赴开采锂矿?

锂资源开采迎来高峰

全球减排行动推动了电动汽车等技术的发展,电池所需锂的需求随之大幅增加。根据Benchmark Minerals的分析,自2015年以来,锂离子电池的需求量增长了两倍,达到180GWh。

需求增加导致矿业公司在世界各地大举投资锂矿项目。自2017年以来,澳大利亚已开发了6座锂矿山,以确保未来锂金属的持续供应。泰国可再生能源公司Energy Absolute宣布,计划在20207月建成一座产量50gw的锂离子电池厂。印度也投资40亿美元建设了4座锂电池生产厂。

然而,这些投资都需要时间和金钱,在开发锂矿资源的同时,电池技术也在进步,可能会把锂市场甩在后面。欧洲创新公司InnoEnergy的产业战略主管博·诺马克表示:“锂需求肯定会随着电池产量的增加而上升。但这种增长将逐渐减弱,因为建造新工厂并实现满负荷运转所需的时间会越来越长。从目前的情况看,未来5年锂的供应足以满足需求,但人们担心之后的电池市场有可能出现锂供应不足。”

不断寻找替代能源

Benchmark还预测,到2030年,锂的需求量将达到220万吨,但供应量只有167万吨。为了弥补这个巨大的缺口,一些矿业和能源公司投资开发锂的替代品。

供应充足、基础稳定、成本低廉的锌是一个有吸引力的替代品,但其商业化尝试历来很少。位于亚利桑那州Nant Energy 公司利用锌基能量存储系统,在过去7年间成功为非洲和亚洲的110个村庄供电。该公司的锌空气电池系统以“呼吸空气”的电极取代了传统的第二电极,利用空气中的氧气从锌中提取能量。他们还研发了一种技术,可以让锌在长时间内保持电量,从而解决了锌电池和锌空气电池重复使用能力有限的问题。

然而,尽管锌的储量比锂丰富,但预计也只能维持25年左右,作为锂的长期替代品并非完全没有问题。

钠硫电池是锂离子电池的另一种替代品,已经在世界各地的工厂大规模使用。钠硫电池使用现成组件,比锂离子电池寿命更长。其主要缺点是反应物的挥发性和工作所需的高温。

镍是另一种有望替代锂的金属。2018年10月,俄罗斯镍矿公司Norlisk和德国化工公司BASF建立了战略合作关系。Norilsk首席运营官Sergey Dyachenko表示,尽管BASF在锂离子电池方面有投资,但他们相信镍可以替代锂。

BSLBATT公司的数据显示,镍镉电池在价格上比锂电池有优势,后者的生产成本比前者要高出约40%。

科学家们从未放弃开发新的电池技术,避开传统矿物,使用更容易获得的材料来为电池供电。其中一个例子就是氢燃料电池,它使用了大量的(尽管易挥发的)气体,能量重量比是锂离子电池的十倍。Aquion Energy和Aqua Battery等公司也在投资研发使用盐水作为关键组件的电池,完全避免了与其他替代产品相关的可用性和波动性问题。尽管这些电池仍处于早期开发阶段,但如果技术在商业上可行,必将为锂等关键矿物的供需问题提供一个有吸引力解决方案。

谈到这些替代方案,诺马克认为:“目前的主要限制是,安装基数和生产能力有限,导致成本过高,在与高容量、低成本的锂电池的竞争中不占优势。不过,它们也有一些优势,比如可扩展性、高循环率,这些对蓄电池来说很重要。”

回收及再造挑战

随着电池技术领域,锂替代品的开发,以及近年来电动汽车需求的迅猛增长,矿业公司应该改变开采锂矿的方式,以确保在锂金属上的投资能够获得长期回报。

颠覆性的锂开采项目是确保这种金属在未来的电池技术中占有一席之地的一种方法。根据Benchmark的数据,锂矿行业产能扩张出现停滞,需要更大的企业进入市场,改变其运营方式。力拓集团正是这样一家有望扰乱锂矿市场的“大鱼”。2019年10月,该公司在其位于加州的硼矿中发现了大量高品质锂。Benchmark建议力拓将市场思维从“短期增长转变为长期扩张,跟上电动汽车和电池的扩张步伐”。

另一个解决锂短缺的办法是加大对回收项目的投资。根据澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO) 2018年发布的一份报告,澳大利亚每年3300吨的锂离子电池废料中只有2%被回收,该统计数据也在很大程度上反映了全球锂电池回收现状。

然而,从电池中回收锂也存在挑战。如果进行大规模回收,就必须考虑回收过程伴随的一系列与挥发性矿物成分有关的健康和安全问题。在废弃的电气设备中关键矿物的浓度很低,而且回收材料的质量往往低于开采材料,作为采矿替代品的效率不高。

科技的发展可能会给锂电池行业带来新的生机。诺马克预测:“在过去的5年里,电动汽车的电池成本下降了3倍,而功率却大大增加。在未来5年内,电池技术的发展速度不会那么快,但成本和性能会有显著的提高。此外,还有一些新技术正在开发中,有望实现更高的性能。”□

网站编辑:宫莉

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