Unutar praktički svakog električnog vozila (EV) nalazi se litij-ionska baterija koja ovisi o nekoliko ključnih minerala koji bateriju napajaju. I dok neki minerali unutar baterija djeluju kako bi osigurali protok energije, drugi ga štite od slučajnih oštećenja. Prema podacima Europske federacije za promet i okoliš nastala je ova grafika koja pokazuje sadržaj minerala u 'prosječnoj litij ionskoj bateriji'.
Mješavina minerala za baterije
Ćelije u prosječnoj bateriji kapaciteta 60 kilovat-sati (kWh) sadržavale su otprilike 185 kilograma minerala. Katoda sadrži najširi izbor minerala i vjerojatno je najvažnija i najskuplja komponenta baterije, a sastav katode glavna je odrednica u izvedbi baterije, pri čemu svaki mineral nudi jedinstvenu prednost.
Na primjer, NMC baterije, koje su činile 72 posto baterija korištenih u električnim vozilima 2020. (bez Kine), imaju katodu sastavljenu od nikla, mangana i kobalta zajedno s litijem. Veći sadržaj nikla u ovim baterijama ima tendenciju povećanja njihove gustoće energije ili količine pohranjene energije po jedinici volumena što povećava domet vožnje el. vozila. Kobalt i mangan često djeluju kao stabilizatori u NMC baterijama, poboljšavajući njihovu sigurnost.
Sveukupno, materijali u katodi čine 31,3 posto mineralne težine u prosječnoj bateriji proizvedenoj 2020. godine.
Baterije na bazi nikla postale norma
U međuvremenu, grafit je bio glavni materijal za anode zbog svoje relativno niske cijene, obilja i dugog vijeka trajanja. Budući da se cijela anoda sastoji od grafita, to je najveća mineralna komponenta baterije. Ostali materijali uključuju čelik u kućištu koji štiti ćeliju od vanjskih oštećenja, zajedno s bakrom, koji se koristi kao kolektor struje za anodu.
Postoji nekoliko vrsta litij-ionskih baterija s različitim sastavom katodnih minerala. Njihova imena obično aludiraju na njihovu razgradnju minerala. Na primjer, baterija naziva NMC811 sadrži 80 posto nikla, 10 posto mangana i 10 posto kobalta, dok recimo baterija NMC523 sadrži 50 posto nikla, 20 posto mangana i 30 posto kobalta.
Evo kako se sadržaj minerala razlikuje za različite kemijske vrste baterija s kapacitetom od 60 kWh
Budući da je svim vozačima električnih automobila domet od presudne važnosti, kao i baterija koju ne treba često puniti, katode bogate niklom su postale norma. Točnije, baterije na bazi nikla čine 80 posto kapaciteta baterija u novim plug-in električnim automobilima proizvedenim 2021. godine.
Domet i kapacitet baterija
Litij-željezo-fosfatne (LFP) baterije ne koriste nikal i obično nude nižu gustoću energije uz bolju vrijednost. Za razliku od baterija na bazi nikla koje koriste spojeve litijevog hidroksida u katodi, LFP baterije koriste litij karbonat, što je jeftinija alternativa.
Kako je tržište električnih automobila još uvijek zapravo u povojima, a kemijski sastav istih se stalno mijenja i razvija, bit će zanimljivo vidjeti kako će se napredak odraziti na samom dometu i kapacitetu baterija, koje bi trebale u bližoj budućnosti postati mnogo bolje i dugotrajnije, jer bez toga, budućnost električnih automobila ostaje upitna.
