لنبدأ بالحديث عن ارتفاع سعر فلوريد الليثيوم السداسي إلى 400 ألف للطن

Thread Content

يمكن للراغبين في ذلك الاطلاع على الأوراق البحثية الأخرى التي كتبتها عبر الرابط التالي: http://www.haolin.biz/UserForum/blog/bloghome.html. يُستخدم فلوريد الليثيوم السداسي حاليًا على نطاق واسع كإلكتروليت في بطاريات الليثيوم أيون، وذلك لما يتمتع به من توصيلية كهربائية واستقرار كهروكيميائي جيدين؛ حيث يُستخدم بشكل رئيسي في بطاريات الطاقة القائمة على أيونات الليثيوم وبطاريات تخزين الطاقة وغيرها من البطاريات الاستهلاكية. كما أنه إلكتروليت لا يمكن استبداله في المستقبل القريب والمنظور لبطاريات الليثيوم أيون. ومع الطفرة الحالية في صناعة المركبات الكهربائية الجديدة ضمن الصناعات الناشئة، ظهر فجوة بين العرض والطلب على فلوريد الليثيوم السداسي في سلسلة التوريد. نظرًا لعدم كفاية العرض مقارنة بالطلب، استمر سعر فوسفات الليثيوم السداسي الفلوري في الارتفاع منذ النصف الثاني من العام الماضي، حيث ارتفع من 90 ألف دولار للطن في منتصف عام 2015 إلى حوالي 400 ألف دولار للطن في الوقت الحالي. تتميز تقنية فوسفات الليثيوم سداسي الفلوريد بحواجز تقنية عالية، ودورة التوسع فيها طويلة، مما يجعل من الصعب على الشركات الجديدة الدخول إلى هذا المجال. وغالبًا ما تأتي القدرات الإنتاجية الجديدة من الشركات القائمة، وفي الصين، هناك عدد قليل فقط من الشركات القادرة على الإنتاج على نطاق واسع. حاليًا، بدأت الشركات المحلية التي تمتلك قدرات إنتاجية لفلوريد الليثيوم السداسي في توسيع طاقتها الإنتاجية؛ غير أن تعقيدات وصعوبات عملية ضبط هذه القدرات، إلى جانب القيود الزمنية، تجعل من الضروري مرور عام على الأقل لتحقيق ذلك. وبالتالي، من المتوقع أن يظل وضع العرض في السوق مشدودًا. مع تطور جهود دول العالم في توفير الطاقة والحد من الانبعاثات وحماية البيئة، فمن المؤكد أن ذلك سيعزز النمو السريع لصناعة بطاريات الليثيوم أيون، وسيزيد الطلب على إلكتروليتات بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير. فيما يلي، سنتحدث عن ستة أنواع من بطاريات الليثيوم-أيون. فوسفات الحديد الليثيوم (LFP). أولاً، بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، المعروفة أيضًا باسم بطاريات الفوسفات الليثيوم، تستخدم الفوسفات ككاثود. تتميز هذه البطاريات بقدرتها على إدخال وإخراج أيونات الليثيوم بشكل قابل للانعكاس؛ وذلك لأن استبدال أيونات الأكسجين بأيونات الفوسفات في بنية مركب (PO4)3- في مادة LiFePO4 يؤدي إلى تغيير في البنية ثلاثية الأبعاد للمادة. هذا التغيير لا يخلق فقط مساحة ثلاثية الأبعاد أكبر لحركة أيونات الليثيوم، بل يساعد أيضًا في الحفاظ على استقرار جهد الإدخال والإخراج لها، مما يمنحها خصائص كهروكيميائية ممتازة. تتميز بطاريات الليثيوم فوسفات بمقاومة منخفضة، كما أن روابط P-O في بلورات الليثيوم فوسفات الحديدي مستقرة وصعبة التفكك. ولذلك، حتى في درجات الحرارة المرتفعة أو عند الشحن الزائد، لا تتعرض هذه البطاريات لانهيار في تركيبتها أو إنتاج مواد مؤكسدة قوية، مما يمنحها استقرارًا كبيرًا من الناحية الأمنية والحرارية. نظرًا لاستقرار بنية مادة الكاثود المصنوعة من فوسفات الليثيوم، وطول عمرها التشغيلي، فإنها تتوافق بشكل جيد مع معظم أنظمة الإلكتروليت. كما أنها تُظهر أداءً جيدًا عند استخدامها مع مواد الأنود الكربونية، بالإضافة إلى امتلاكها خصائص تخزين ممتازة ； وعلاوة على ذلك، فهو يتمتع بموارد وفيرة، وتكلفته منخفضة، كما أن سميته قليلة ولا يسبب تلوثًا، مما يجعله أحد المواد الشائعة التي يسعى مجال البطاريات لتطويرها حاليًا. لذلك، تُستخدم هذه البطاريات غالبًا في الدراجات النارية الكهربائية وغيرها من التطبيقات التي تتطلب عمرًا تشغيليًا طويلًا ومستوى أمان عالٍ. يمكن أيضًا استخدام هذا النوع من البطاريات في السيارات الكهربائية، حسب المساحة المتاحة للبطارية. تفضل شركة بي واي دي الصينية المتكاملة عموديًا استخدام بطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات، مدعيةً أنها خيار أكثر أمانًا وأقل تكلفة، رغم أن كثافة الطاقة فيها أقل قليلاً، إلا أنه يمكن تحسين الجهد الكهربائي من خلال بعض التعديلات. أكسيد الليثيوم والكوبالت (LCO): تُعرف بطاريات كبريتات الليثيوم المذكورة في هذا السياق أيضًا باسم بطاريات الليثيوم-أيون الكوبالتية، وهي بطاريات مصنوعة من كربونات الليثيوم والكوبالت. نظرًا لسعتها العالية، تُستخدم هذه البطاريات في الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات الإلكترونية. تم ذكر بعض عيوب هذا النوع من البطاريات أعلاه، بالإضافة إلى ذلك فإنه يعاني من عمر افتراضي قصير وموصلية كهربائية محدودة وغيرها من العيوب. وهذا يعني أن الأجهزة التي تستخدم هذه البطاريات بحاجة إلى شحن متكرر نسبيًا، وهو ما كان دائمًا مصدر إزعاج لمستخدمي الهواتف المحمولة. بالإضافة إلى ذلك، فإن أمان هذه البطارية ليس بنفس مستوى أمان الأنواع الأخرى. الأشياء الناعمة ليست الفتيات فقط، بل يمكن أن تكون البطاريات أيضًا. سبق أن ذُكر أن هذا النوع من البطاريات يمكنه تغيير شكله التقليدي، حيث يمكن ثنيه وربطه، وهو ما سيؤدي إلى تغييرات جديدة في المنتجات الإلكترونية. أكسيد الليثيوم والمنغنيز (LMO). تُعرف بطاريات أكسيد الليثيوم والمنغنيز عادةً باسم بطاريات الليثيوم-منغنيز أو بطاريات أيونات الليثيوم المنغنيزية، ولها أيضًا اسم جميل وهو “السبينل”. تم اكتشاف تقنية البطاريات من هذا النوع لأول مرة في ثمانينيات القرن العشرين، ونُشرت أول دراسة حول هذا الموضوع في عام 1983 في مجلة “إعلانات أبحاث المواد”. في عام 1996، قامت شركة Moli Energy بإنتاج أول بطارية ليثيوم-أيون تجارية تستخدم أكسيد الليثيوم المنغنيزي كمادة كاثودية. تشتهر بطاريات أكسيد الليثيوم والمنغنيز باستقرارها الحراري العالي، كما أنها أكثر أمانًا من أنواع بطاريات الليثيوم الأيونية الأخرى. لذلك، تُستخدم هذه البطاريات عادةً في الأجهزة الطبية والأجهزة الإلكترونية، كما يمكن استخدامها في الأدوات الكهربائية والدراجات الكهربائية والتطبيقات المتعلقة بالهوايات الإلكترونية. يمكن أيضًا استخدام بطاريات أكسيد الليثيوم المنغنيزي لتزويد الحواسيب المحمولة والسيارات الكهربائية بالطاقة. من النماذج الشهيرة في سوق التطبيقات التجارية لهذا النوع من البطاريات، سيارة نيسان ليف وسيارة جنرال موتورز فولت. لكن مشكلة دورات التشغيل عند درجات حرارة عالية وضعف خصائص التخزين لا تزال تمثل العائق الرئيسي أمام استخدامه في بطاريات الليثيوم-أيون ذات الاستخدام الطاقي. أكسيد الليثيوم-النيكل-الكوبالت-المنغنيز (NMC) هو تطوير لفوسفات الليثيوم الحديدية؛ وتُعرف بطاريات الليثيوم-النيكل-الكوبالت-المنغنيز أيضًا بمواد NMC الثلاثية. وتُصنع بطاريات أكسيد الليثيوم-النيكل-المنغنيز-الكوبالت من عدة مواد شائعة أخرى المستخدمة في بطاريات الليثيوم-الحديد. وتشمل هذه المواد المركبة للأقطاب السالبة النيكل والمنغنيز والكوبالت. يمكن لبطاريات NMC أن تتمتع بطاقة نوعية عالية أو قدرة نوعية عالية، ولكن لا يمكنها امتلاك كلا الخاصيتين في نفس الوقت. هذه البطاريات هي الأكثر شيوعًا في الأدوات الكهربائية وأنظمة الطاقة للمركبات. عادةً ما يكون تركيب الكاثود عبارة عن ثلث نيكل، وثلث منغنيز، وثلث كوبالت؛ وهذا يعني أن تكلفة المواد الخام أقل مقارنة بالخيارات الأخرى، حيث أن الكوبالت مادة باهظة الثمن للغاية. وفقًا لجامعة البطاريات، فإن هذه البطارية غالبًا ما تكون الخيار المفضل للسيارات الكهربائية نظرًا لمعدل تسخينها الذاتي المنخفض. لكن نظرًا لأن الكوبالت يعتبر معدنًا نادرًا، ومعظم احتياطياته موجودة في الكونغو التي تعاني من عدم استقرار سياسي، فمن المحتمل أن ترتفع أسعار الكوبالت في المستقبل. في المستقبل، قد نواجه وضعاً يصعب فيه تحقيق أي شيء بدون مواد خام؛ لذا فإن بطاريات الليثيوم الحديد الفوسفات لا تزال تتمتع بميزة توافر المواد الخام بأسعار رخيصة. أكسيد الليثيوم-النيكل-الكوبالت-الألومنيوم (NCA). تُعرف بطاريات أكسيد الليثيوم-النيكل-الكوبالت-الألومنيوم أيضًا باسم بطاريات NCA، وهي تزداد أهمية في أنظمة الطاقة الكهربائية وتخزين الطاقة في الشبكة. ليست بطاريات NCA شائعة في قطاع الإلكترونيات الاستهلاكية، لكن لها مستقبل واعد في صناعة السيارات. تقدم بطاريات NCA خيارًا لبطاريات ذات طاقة عالية وعمر تشغيلي جيد، على الرغم من أنها ليست بطاريات آمنة وقد تكون باهظة الثمن للغاية. تشير مجموعة بوسطن كونسالتينغ إلى أنه يجب أن تكون هناك تدابير أمان مصاحبة لتركيب بطاريات NCA في السيارات، من أجل مراقبة أداء هذه البطاريات وسلوكها وضمان سلامة السائقين. أجرى مختبر أرجون** دراسة حول إمكانات بطاريات NCA والمشاكل المتعلقة بالمواد التي قد ترتبط بها. مع افتراض زيادة حصة السيارات الكهربائية في السوق، ونظرًا لأن هذه السيارات تستخدم بطاريات من نوع NCA، فإن الطلب على الليثيوم في الولايات المتحدة سيزداد بشكل كبير. بالطبع، تواجه هذه البطاريات أيضًا مشكلة ندرة المعادن الانتقالية. أكسيد الليثيوم-التيتانيوم (LTO)، ويُعرف أيضًا باسم تيتانات الليثيوم، هو نوع من البطاريات ذو نطاق تطبيقات أوسع. نظرًا لأن بطاريات التيتانيات الليثيوم تستخدم تقنية النانو المتقدمة لإنشاء مساحة داخل البطارية، فإن ميزتها الرئيسية هي القدرة على الشحن السريع. ومع ذلك، فإن كثافة بطاريات الليثيوم التيتانات لا تزال أعلى من كثافة البطاريات غير الأيونية الليثيومية، وهذا يعتبر ميزة. يمكن استخدام هذه البطاريات في مجالات مثل الفضاء، كما يمكن استخدامها لتخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية، من أجل إنشاء شبكات كهربائية ذكية. علاوة على ذلك، يشير مساحة البطاريات إلى أنه يمكن استخدام هذه البطاريات أيضًا كنظام احتياطي مهم في أنظمة التوليد الكهربائي. حاليًا، يستخدم المصنعون أكسيد الليثيوم التيتانيوم في السيارات الكهربائية والدراجات الكهربائية، ومن المحتمل أن يتم استخدام هذا النوع من البطاريات في الحافلات الكهربائية ضمن وسائل النقل العام. لكن، تتمتع هذه البطاريات بجهد ثابت أقل مقارنة ببطاريات الليثيوم الأخرى، أو بكثافة طاقة أقل. والمشكلة الآن هي كيفية تشغيل المركبات بفعالية باستخدام هذه البطاريات.