Почему автопроизводители переходят на LFP (литий-ионные фосфатные батареи)

В последнее время много говорят о следующей большой инновации в технологии аккумуляторных батарей для электромобилей: LFP. Литий-ионные фосфатные батареи отличаются высокой стабильностью, длительным сроком службы и большей устойчивостью к тепловым повреждениям, чем их литиевые никель-кобальт-алюминиевые (NCA) и литиевые никель-марганец-кобальтовые (NMC) собратья. NCA были первыми аккумуляторами, которые стали использоваться в электромобилях. Они способны быстро заряжаться и имеют более высокую плотность энергии, чем LFP, а значит, могут вмещать больше энергии и иметь больший запас хода на меньшей площади. Отчасти поэтому NCA и NMC до сих пор являются наиболее распространенными батареями для электромобилей. Однако ситуация начинает меняться. Многие автопроизводители, в том числе Tesla, Ford и Rivian, переходят на LFP.

LFP долговечны. Исследования показывают, что срок службы LFP-батарей в 2-4 раза больше, чем у NMC-батарей. Последние технологические усовершенствования, включая добавление марганца, позволили LFP сравняться с кобальтовыми батареями по дальности действия. Кроме того, они менее склонны к тепловому выходу из строя, а их материалы проще и дешевле в производстве, что снижает затраты как автопроизводителей, так и потребителей.

Почему переход?

Наиболее значимыми факторами, определяющими переход автопроизводителей на LFP, являются цены и доступность. С 2021 года цены на никель и кобальт выросли более чем в два раза. От добычи до производства минеральное сырье для аккумуляторов проходит в среднем 50 000 миль, а это означает, что стихийные бедствия, международные конфликты и даже плохая погода могут прервать или задержать поставки и доставку.

Причем конфликты были причиной нестабильности цепочек поставок даже в последние несколько лет. Значительная часть мирового объема никеля добывается в России, а большая часть кобальта - в Конго, причем обе эти страны имеют политический и этический багаж. Минералы LFP можно добывать в Северной Америке, что позволяет снизить транспортные расходы и обезопасить цепочку поставок. В частности, генеральный директор компании Tesla Элон Маск назвал обеспокоенность по поводу поставок никеля одним из мотивирующих факторов для перехода на LFP. Он призвал горнодобывающие компании добывать больше никеля, подчеркнув при этом, что добыча должна вестись с учетом экологических требований.

Снижение цены

Если отбросить на время этические и политические мотивы, то экономия на стоимости LFP-батарей очень привлекательна для автопроизводителей, всегда стремящихся к увеличению своей прибыли. LFP-батареи примерно на 20% дешевле других типов батарей. В настоящее время цена никеля составляет около 18 000 долл. за тонну, а кобальта - около 33 000 долл. за тонну. При этом железная руда стоит около 120 долл. за тонну. Это существенная экономия.

Если говорить о собственно батареях для EV, то стоимость элементов NCA составляет около 120,30 долл. за кВт-ч, а элементов NMC - около 112,70 долл. за кВт-ч. LFP-элементы? Они стоят всего лишь около 98,50 долл. за кВт-ч. Хотя сегодня на долю LFP приходится всего 21% рынка батарей для EV, к 2026 году ожидается, что они составят 38% рынка батарей для EV.

Переход на LFP позволит сократить или вовсе отказаться от использования никеля и кобальта. Это означает, что автопроизводителям больше не придется работать с горнодобывающими предприятиями с сомнительной моралью и деловой практикой. (По крайней мере, в отношении этих материалов. Добыча лития имеет свои проблемы.) Отказ от никеля и кобальта также облегчит американским компаниям участие в отечественной цепочке поставок, защищенной от иностранного влияния. Хотя LFP-элементы по-прежнему оказывают влияние на окружающую среду, их выбросы углерода в среднем на 15-25% ниже, чем у NMC. В условиях стремительного потепления в мире каждое сокращение выбросов углерода имеет значение.

Учитывая все эти преимущества, неудивительно, что в скором времени мы увидим все больше автомобилей EV с LFP-элементами под капотом.

Проблема с кобальтом и никелем

Экономия средств - это, конечно, хорошо, но есть и другие причины отказаться от батарей на основе кобальта и никеля. На самом деле реальная ситуация с добычей полезных ископаемых для аккумуляторов далека от высоких идеалов революции в области чистой энергии. Зависимость автомобильной промышленности от никеля и кобальта заставляет компании смотреть сквозь пальцы на нарушения экологии и прав человека. В разговорах о производстве аккумуляторов время от времени всплывают краткие упоминания об этих не самых лучших методах ведения бизнеса, но стоит разобраться в этом подробнее.

Например, Tesla получает никель и кобальт от Glencore - горнодобывающей компании, против которой выдвинуто не менее 70 обвинений в нарушении прав человека. Около 70% мирового объема кобальта поставляется из Демократической Республики Конго, где десятки тысяч детей работают по 12 часов в день на опасных шахтах и зачастую зарабатывают всего 3,50 долл. Целые общины были уничтожены, когда горнодобывающие предприятия захватили их богатые полезными ископаемыми земли, а рабочих побуждают не сообщать о травмах, которые могут привести к инкриминируемым отчетам по технике безопасности. Четыре из пяти крупнейших компаний по добыче кобальта имеют обвинения в нарушении прав человека.

Не лучше обстоит дело и с добычей никеля. Три из пяти крупнейших компаний по добыче никеля имеют обвинения в нарушении прав человека. Никелевые предприятия в России производят одно из самых сильных загрязнений воздуха в мире. Дождевые леса в Индонезии подвергаются резкому ухудшению экологической обстановки и обезлесению в результате горизонтальной открытой добычи никеля.

Amnesty International уже давно призывает лидеров индустрии электромобилей следить за этичностью своих батарей, однако большинство автопроизводителей не знают, откуда они поставляются. Хотя они работают над повышением прозрачности цепочек поставок, риск нанесения вреда от этих горных работ по-прежнему высок. Переход от кобальтовых и никелевых аккумуляторов может стать лучшим решением.

Безопасность и поставки

Производство батарей для электромобилей связано и с геополитическими проблемами. Американские усилия по контролю над цепочкой поставок аккумуляторных батарей затруднены тем, что большинство экологически чистых металлов производится и перерабатывается в других странах, многие из которых не являются дружественными торговыми партнерами. Китай владеет крупнейшими кобальтовыми рудниками в Конго и является крупнейшим переработчиком практически всех чистых энергетических металлов, контролируя более 80% мировых мощностей по переработке сырья. Администрация Байдена уже предупредила, что Китай может использовать свой контроль над кобальтом, чтобы подорвать американское производство электромобилей.

У США есть план по созданию надежной внутренней цепочки поставок батарей для электромобилей. Уже сейчас сектор производства электромобилей переживает бум. Переход на LFP - одна из стратегий, позволяющих избавиться от потребности в кобальте и никеле, поставляемых из-за рубежа.

Батареи: Меньшее зло?

Лоббисты и другие друзья ископаемого топлива могут попытаться использовать экологические и этические проблемы добычи полезных ископаемых в качестве аргумента против перехода на чистую энергию, но важно помнить, что нефтегазовая промышленность также подвержена злоупотреблениям.

Жители нефтегазовых месторождений испытывают негативные последствия для здоровья, включая проблемы с дыханием, головные боли, тошноту, выкидыши и раковые заболевания. Загрязнение воздуха в результате сжигания ископаемого топлива ежедневно приводит к 12 000 преждевременных смертей во всем мире. При гидроразрыве пласта (ГРП), использующем закачку жидкости под высоким давлением для извлечения природного газа из горных пород, расходуются миллиарды галлонов воды, которая затем загрязняется токсичными химическими веществами и закачивается обратно в землю в гигантские сточные ямы. Помимо потенциального отравления местной питьевой воды, закачка сточных вод может вызвать разрушительные землетрясения. В результате гидроразрыва разрушается среда обитания растений и животных, что приводит к потере биологического разнообразия. Кроме того, это влияет на климат. Нефтегазовая промышленность является одним из основных факторов изменения климата. На сжигание ископаемого топлива приходится 73% выбросов парниковых газов в США.

Хотя добыча аккумуляторных материалов имеет много проблем, нефтегазовая промышленность еще хуже. Как заявил Марк Дамметт, исследователь из Amnesty International, после того как США включили литий-ионные аккумуляторы в список товаров, при производстве которых, как известно, используется детский труд,

#LFP #батарея #электромобиль оригинал