بیایید با افزایش قیمت فسفات لیتیوم شش‌فلوئورید تا ۴۰۰ هزار دلار در هر تن شروع کنیم

Thread Content

کسانی که علاقه‌مند هستند، می‌توانند سایر مقالات نوشته‌شده توسط من را در آدرس http://www.haolin.biz/UserForum/blog/bloghome.html مشاهده کنند. فسفات لیتیوم شش‌فلوئورید، به دلیل دارا بودن خواص رسانایی خوب و پایداری الکتروشیمیایی، امروزه به طور گسترده به عنوان الکترولیت در باتری‌های یون لیتیوم استفاده می‌شود؛ این ماده عمدتاً در باتری‌های قدرتی یون لیتیوم، باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی یون لیتیوم و سایر باتری‌های مورد استفاده روزمره کاربرد دارد. همچنین، در کوتاه‌مدت و میان‌مدت، جایگزینی برای این الکترولیت وجود ندارد. امروزه، رشد چشمگیر خودروهای الکتریکی در صنایع مرتبط، باعث ایجاد کمبود بین عرضه و تقاضا برای فسفات لیتیوم شش‌فلوئورید شده است. به دلیل کمبود عرضه نسبت به تقاضا، قیمت فسفات لیتیوم شش‌فلوئورید از نیمه دوم سال گذشته به طور مداوم در حال افزایش بوده و از ۹۰ هزار دلار در میانه سال ۲۰۱۵ به حدود ۴۰۰ هزار دلار در هر تن رسیده است. موانع فنی تولید فسفات لیتیوم شش‌فلوئوریدی بالاست، چرخه گسترش تولید زمان‌بر است و ورود تولیدکنندگان جدید دشوار است؛ ظرفیت‌های تولیدی جدید عمدتاً توسط تولیدکنندگان فعلی ایجاد می‌شود و تنها تعداد کمی از شرکت‌ها در چین قادر به تولید در مقیاس صنعتی هستند. در حال حاضر، شرکت‌های داخلی که توانایی تولید فسفات لیتیوم شش‌فلوئوریدی را دارند، مشغول گسترش ظرفیت تولید خود هستند؛ اما به دلیل پیچیدگی‌ها و سختی‌های مربوط به تنظیم عملکرد دستگاه‌های تولید، گسترش ظرفیت حداقل نیازمند ۱ سال زمان است. بنابراین، وضعیت عرضه در بازار همچنان تنگ خواهد ماند. با پیشرفت بیشتر کشورهای جهان در زمینه کاهش مصرف انرژی، حفظ محیط زیست و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، قطعاً این امر منجر به رشد سریع صنعت باتری‌های لیتیوم-یونی خواهد شد و تقاضا برای الکترولیت‌های مورد استفاده در این باتری‌ها نیز افزایش خواهد یافت. در ادامه درباره شش نوع باتری یون لیتیوم صحبت خواهیم کرد. فسفات لیتیوم آهنی (LFP): این نوع باتری، که به عنوان باتری فسفات لیتیوم نیز شناخته می‌شود، از فسفات به عنوان کاتد استفاده می‌کند. این باتری دارای ویژگی جذب و آزادسازی معکوس یون‌های لیتیوم است؛ زیرا در ساختار LiFePO4 که حاوی یون‌های منفی ترکیبی (PO4)3- است، جایگزینی یون‌های اکسیژن با یون‌های فسفات، ساختار سه‌بعدی ماده را تغییر داده است. این امر نه تنها فضای سه‌بعدی بیشتری برای حرکت یون‌های لیتیوم فراهم می‌کند، بلکه باعث پایدار ماندن پتانسیل‌های جذب و آزادسازی یون‌های لیتیوم نیز می‌شود؛ در نتیجه، این باتری دارای ویژگی‌های الکتروشیمیایی بسیار خوبی است. باتری‌های لیتیوم-فسفات دارای مقاومت الکتریکی پایینی هستند؛ همچنین پیوندهای P-O در کریستال‌های لیتیوم-فسفات آهنی بسیار محکم بوده و تجزیه نمی‌شوند. بنابراین، حتی در دماهای بالا یا در صورت شارژ بیش از حد، ساختار آن‌ها مانند باتری‌های لیتیوم-کبالتی فرو نمی‌پاشد و گرما تولید نمی‌شود یا مواد اکسیدکننده قوی ایجاد نمی‌گردد؛ در نتیجه، این باتری‌ها از ایمنی و پایداری حرارتی خوبی برخوردارند. به دلیل ساختار پایدار ماده کاتدی لیتیوم فسفات آهن، عمر چرخه‌ای بالا، سازگاری خوب با اکثر سیستم‌های الکترولیتی، اثرات حجمی مطلوب هنگام استفاده با مواد آندی کربنی، و عملکرد خوب در ذخیره‌سازی ； علاوه بر این، دارای منابع فراوان، هزینه پایین، سمیت کم و بدون آلایندگی است و یکی از مواد مورد توجه در تحقیقات و توسعه صنعت باتری‌ها در حال حاضر محسوب می‌شود. بنابراین، چنین باتری‌هایی اغلب در موتورسیکلت‌های الکتریکی و سایر کاربردهایی که به عمر طولانی و ایمنی بالا نیاز دارند، استفاده می‌شوند. خودروهای الکتریکی نیز می‌توانند بسته به فضای موجود، از چنین باتری‌هایی استفاده کنند. شرکت بی‌وای‌دی، یک شرکت یکپارچه‌سازی عمودی اهل چین، به باتری‌های لیتیوم-فسفات آهنی تمایل دارد؛ زیرا آن‌ها را گزینه‌ای ایمن‌تر و ارزان‌تر می‌داند. البته چگالی انرژی آن‌ها کمی کمتر است، اما با بهبودهایی می‌توان ولتاژ آن‌ها را افزایش داد. اکسید لیتیوم-کبالت (LCO): باتری‌های لیتیوم-کبالت، که در باتری‌های لیتیوم-فسفات نیز ذکر شده‌اند، به عنوان باتری‌های یون لیتیوم-کبالت نیز شناخته می‌شوند؛ این نوع باتری‌ها از کربنات لیتیوم و کبالت ساخته می‌شوند. به دلیل ظرفیت بالا، این باتری‌ها در گوشی‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و دوربین‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. علاوه بر معایبی که در بالا درباره این نوع باتری ذکر شد، مشکلات دیگری مانند عمر کوتاه و رسانایی محدود نیز وجود دارد. این بدان معناست که دستگاه‌هایی که از این باتری‌ها استفاده می‌کنند، نیاز به شارژ منظم دارند؛ که همواره مشکلی برای کاربران گوشی‌های هوشمند بوده است. علاوه بر این، ایمنی این باتری به اندازه سایر انواع آن نیست. نرم بودن فقط مختص دخترها نیست، بلکه می‌تواند مربوط به باتری نیز باشد. قبلاً گزارش‌هایی وجود داشت مبنی بر اینکه این نوع باتری می‌تواند شکل سنتی خود را تغییر دهد، خم شود و گره بخورد؛ این امر می‌تواند تحولات جدیدی در لوازم الکترونیکی ایجاد کند. اکسید لیتیوم-منگنز (LMO): باتری‌های اکسید لیتیوم-منگنز معمولاً با نام‌های لیتیوم منگنات یا باتری‌های یون لیتیوم-منگنز شناخته می‌شوند؛ همچنین، نام زیبای دیگری نیز برای آن‌ها وجود دارد: سپریت. این نوع فناوری باتری برای اولین بار در دهه ۱۹۸۰ کشف شد و اولین گزارش درباره آن در سال ۱۹۸۳ در مجله «انتشارات تحقیقات مواد» منتشر گردید. در سال ۱۹۹۶، شرکت Moli Energy اولین باتری یون لیتیوم تجاری را تولید کرد که در آن از اکسید لیتیوم-منگنز به عنوان ماده کاتدی استفاده شده بود. باتری‌های اکسید لیتیوم-منگنز به دلیل پایداری حرارتی بالا و ایمنی بیشتر نسبت به سایر انواع باتری‌های یون لیتیوم، مشهور هستند. بنابراین، چنین باتری‌هایی معمولاً در تجهیزات پزشکی و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند و همچنین می‌توان از آن‌ها در ابزارهای برقی، دوچرخه‌های برقی و کاربردهای سرگرمی الکترونیکی نیز بهره برد. همچنین می‌توان از باتری‌های اکسید لیتیوم-منگنز برای تأمین انرژی لپ‌تاپ‌ها و خودروهای الکتریکی استفاده کرد. مدل‌های نمونه‌ای در بازار کاربردهای تجاری این نوع باتری‌ها، نیسان لیف و جنرال موتورز ولت هستند. اما مشکلات مربوط به چرخه‌های دمایی بالا و عملکرد ضعیف در نگهداری، همواره مانع اصلی از استفاده از آن در باتری‌های لیتیوم-یونی با کاربرد توانی بوده‌اند. اکسید لیتیوم-نیکل-کبالت-منگنز (NMC)، نسخه بهبودیافته‌ی فسفات لیتیوم-آهن است؛ باتری‌های لیتیوم-نیکل-کبالت-منگنز را می‌توان مواد سه‌گانه‌ی نیکل-کبالت-منگنز (NMC) نیز نامید. باتری‌های اکسید لیتیوم-نیکل-کبالت-منگنز از ترکیب چند ماده‌ی رایج دیگر مورد استفاده در باتری‌های لیتیوم-آهن ساخته می‌شوند. این‌ها شامل مواد ترکیبی کاتدی از نیکل، منگنز و کبالت می‌باشند. باتری‌های NMC می‌توانند دارای انرژی نسبی بالا یا توان نسبی بالا باشند، اما نمی‌توانند هر دو ویژگی را به طور همزمان داشته باشند. این نوع باتری در ابزارهای الکتریکی و سیستم‌های پیشرانه خودروها بسیار رایج است. نسبت ترکیبی کاتد معمولاً یک سوم نیکل، یک سوم منگنز و یک سوم کبالت است؛ این امر به معنای کاهش هزینه مواد خام در مقایسه با گزینه‌های دیگر است، زیرا کبالت قیمت بسیار بالایی دارد. بر اساس دانشگاه باتری‌ها، این نوع باتری به دلیل نرخ گرمایش خود کم، معمولاً گزینه‌ی اول برای خودروهای الکتریکی است. اما از آنجایی که کبالت جزو فلزات نادر است و بخش عمده‌ای از ذخایر آن در کنگو، کشوری با وضعیت سیاسی ناپایدار، قرار دارد، قیمت کبالت ممکن است در آینده روند صعودی داشته باشد. در آینده ممکن است با مشکل «خانم‌های ماهر نیز بدون برنج نمی‌توانند غذا درست کنند» روبرو شویم؛ از این رو مشخص است که باتری‌های لیتیوم-فسفات آهن همچنان دارای مزیت ارزان بودن و در دسترس بودن مواد تشکیل‌دهنده‌شان هستند. اکسید لیتیوم-نیکل-کبالت-آلومینیوم (NCA)، که به عنوان باتری NCA نیز شناخته می‌شود، در سیستم‌های انرژی الکتریکی و ذخیره‌سازی در شبکه‌ها، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. باتری‌های NCA در صنعت مصرفی رایج نیستند، اما در صنعت خودروسازی آینده‌دار هستند. باتری‌های NCA گزینه‌ای از باتری‌های با انرژی بالا و عمر طولانی هستند، هرچند که ایمن نیستند و ممکن است بسیار گران باشند. گروه مشاوره‌ای بوستون اشاره کرده است که برای نصب باتری‌های NCA در خودروها، باید اقدامات ایمنی لازم انجام شود؛ همچنین، پایش عملکرد و رفتار این باتری‌ها برای تضمین ایمنی رانندگان ضروری است. آزمایشگاه آرگون پتانسیل باتری‌های NCA و مسائل موادی که ممکن است با آن‌ها مرتبط باشد را مورد بررسی قرار داده است. با توجه به افزایش سهم خودروهای الکتریکی در بازار، و با توجه به اینکه این خودروها معمولاً از باتری‌های NCA استفاده می‌کنند، تقاضا برای لیتیوم در ایالات متحده به طور چشمگیری افزایش خواهد یافت. البته، این نوع باتری‌ها نیز با مشکل کمیاب بودن فلزات گذار روبرو هستند. لیتیوم تیتانات (LTO)، که گاهی به عنوان لیتیوم-تیتانات نیز شناخته می‌شود، نوعی باتری با کاربردهای گسترده‌تر است. از آنجایی که باتری‌های لیتیوم-تیتانات با استفاده از فناوری نانو، فضای داخلی خود را ایجاد می‌کنند، مزیت اصلی آن‌ها توانایی شارژ سریع است. با این حال، چگالی باتری‌های لیتیوم تیتانات همچنان بالاتر از سایر باتری‌های غیرلیتیوم-یونی است که یک مزیت محسوب می‌شود. این باتری‌ها می‌توانند در زمینه‌هایی از جمله ** و فضانوردی مورد استفاده قرار گیرند؛ همچنین برای ذخیره انرژی بادی و خورشیدی و ایجاد شبکه‌های هوشمند نیز کاربرد دارند. علاوه بر این، فضای مربوط به باتری‌ها نشان می‌دهد که این باتری‌ها می‌توانند برای پشتیبانی حیاتی در سیستم‌های برقی نیز مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر، تولیدکنندگان از لیتیوم-تیتانات در خودروهای الکتریکی و دوچرخه‌های الکتریکی استفاده می‌کنند و احتمالاً این نوع باتری‌ها در اتوبوس‌های الکتریکی حمل‌ونقل عمومی نیز به کار خواهند رفت. با این حال، این باتری‌ها ولتاژ ذاتی یا چگالی انرژی کمتری نسبت به سایر باتری‌های لیتیومی دارند؛ مسئله فعلی این است که چگونه می‌توان خودروها را به شکل مؤثری با آن‌ها حرکت داد.