Accu's

Previous


Het enorme probleem van Lithium en accu-productie

Bron: https://www.autoblog.nl/nieuws/het-enorme-probleem-van-lithium-en-accu-productie-109844

We praten je bij over de problemen rondom de accu's voor elektrische auto's.

Lithium-ion

Nu de verkoop en productie van elektrische auto’s steeds meer op gang begint te komen, zien we een toenemende vraag naar accu’s. De accu-technologie staat dan ook niet stil, nieuwe lithium-ion accu’s kunnen veel meer stroom bevatten dan bijvoorbeeld de klassieke loodaccu en hun levensduur neemt toe.

Wat is lithium?

Eerst een stukje historie; lithium werd in 1817 ontdekt door Johan Arfwedson. De naam is afgeleid van het Oudgriekse λίθος (lithos) dat ‘steen’ betekent. Arfwedson ontdekte lithium tijdens het onderzoeken van mineralen die afkomstig waren uit de Utö-mijnen (op het Zweedse eiland Utö). Het element komt in bepaalde rotssoorten voor en in het water van vele bronnen.

Het verschil tussen Lithium en Lithium-ion

Het praktische verschil tussen lithiumbatterijen en lithium-ionbatterijen (Li-ion) is dat de meeste lithiumbatterijen niet oplaadbaar zijn, maar Li-ionbatterijen zijn wel oplaadbaar. Vanuit chemisch oogpunt gebruiken lithiumbatterijen zuivere lithium, in metaalachtige vorm. Li-ion-batterijen gebruiken lithiumverbindingen die veel stabieler zijn dan het elementaire lithium dat in lithiumbatterijen wordt gebruikt. Een lithiumbatterij mag nooit worden opgeladen, terwijl lithium-ionbatterijen zijn ontworpen om honderden keren opnieuw te worden opgeladen. Deze laatste techniek heeft snel aan terrein gewonnen sinds de opkomst van mobiele telefoons en wordt dus ook gebruikt in elektrische auto’s.

Het nadeel van lithium-ionbatterijen is dat ze erg zwaar zijn (al zijn ze minder zwaar dan loodaccu’s). Als je het gewicht van Li-ion accu vergelijkt met een tank benzine of diesel die je net zo ver brengt, dan zijn de resultaten nogal heftig. Op beide punten -ruimte en gewicht- zouden accu’s ongeveer tien keer groter zijn. En dan is er nog geen rekening gehouden met het feit dat een ‘normale’ auto steeds lichter wordt, omdat de tank steeds leger raakt. Dat is bij een accu ook niet zo.

Om aan de vraag naar accu’s voor elektrische auto’s te voldoen, is er dus veel lithium nodig. Althans, naast kobalt, nikkel en grafiet. Elon Musk noemde lithium “the salt on the salad,” waarbij hij aangaf dat een accu voor het grootste deel bestaat uit nikkel en grafiet, slechts 2 procent van een lithium-ionbatterij bestaat uit lithium.

Kobalt

Dit is een hard, glanzend, zilvergrijs ogend metaal. Het metaal is erg stabiel en kan de gelaagde structuur van een accu goed in stand houden. Dat leidt tot een langere levensduur en een korte oplaadtijd van de accu. Kobalt kan rechtstreeks worden gewonnen in mijnen, maar het wordt het meest gewonnen als bijproduct van nikkel en koper.

Problematisch aan de toenemende vraag is dat Congo, een land waar veel corruptie heerst, goed is voor meer dan de helft(!) van de mondiale kobalt-productie. Het is daar een bijproduct van het smelten van koper en het mijnafval wordt vaak in verband gebracht met de vervuiling van nabijgelegen rivieren en drinkwater. Daarmee is kobalt een groot risico van de wereldwijde energietransitie, maar ook van de mensenrechten. Naar schatting werken er meer dan 40.000 kinderen in de mijnen van Zuid-Congo. Gelukkig heeft Tesla, marktleider in elektrische auto’s, aangegeven voor de batterijproductie alleen kobalt te willen kopen afkomstig uit Noord-Amerika. Er zijn echter nog steeds genoeg fabrikanten die -bewust of onbewust- kobalt gebruiken uit Congo.

Volgens Goldman Sachs zal de mondiale vraag naar lithium tegen 2025 verdriedubbelen tot 470.000 ton per jaar. Volgens een recente voorspelling van Roskill zal de vraag naar lithium in het volgende decennium zelfs met een factor vijf toenemen! Voor kobalt zal het neerkomen op een verviervoudiging. Dit jaar verwacht men een een stijging van 40 procent van de vraag naar kobalt.

Enorme prijsstijgingen

Wat dit alles doet met de prijs, dat moge duidelijk zijn. Eind 2017 kwam de prijs voor een ton kobalt uit op 75.000 dollar. Dat is 129 procent meer dan een jaar eerder en ruim 50.000 dollar duurder dan de prijs in februari 2016! De prijs stijgt verder en onlangs kwam deze nog uit op 92.500 dollar, de opgaande trend lijkt me duidelijk.

Voor lithium, dat met name in Zuid-Amerika (Chili, Bolivia, Argentinië), Australië en China wordt geproduceerd, is het beeld ongeveer hetzelfde. De enorme vraag stuwt de prijs op tot grote hoogten. Tot 2006 was de prijs onder de 2.000 dollar per ton, maar in 2016 was dat al zo’n 7.500 dollar en inmiddels ligt de prijs op 16.500 dollar.

Hoe wordt lithium gewonnen?

Lithium wordt in ertsmijnen gewonnen als zout. Het ziet er uit als keukenzout en smaakt als zout, maar dan met een licht metalige bijsmaak. De winning van lithium uit pekel (zout water) is in de meeste gevallen economisch rendabeler dan uit vast erts. Daar bestaan volgens Wikipedia verschillende methodes voor:

  • Een bassin wordt gevuld met pekel, waarna men een deel van het water laat verdampen (door de zon/wind). Het natriumchloride, dat slechter oplosbaar is dan lithiumchloride, slaat deels neer en wordt afgevoerd. Met de overgebleven vloeistof, met daarin nog steeds het lithiumchloride, wordt het proces herhaald. Door dit proces enkele malen te herhalen wordt de zoutoplossing steeds meer geconcentreerd en schuift de verhouding natrium/lithium in de oplossing telkens op in de richting van lithium.
  • Aan pekel wordt een extractiemiddel toegevoegd dat selectief lithiumionen aan zich bindt. Als zich een evenwicht ingesteld heeft wordt het extractiemiddel weer uit de pekel gefilterd en geregenereerd. Een voorbeeld van zo’n extractiemiddel is titaanzuur.

Hier een video met wat extra achtergrond:


Gigafactory

We kennen allemaal de Gigafactory van Tesla. In 2014 werd officieel bekend dat deze giga-fabriek gebouwd zou gaan worden. De “Gigafactory” moest de prijs van accupakketten naar beneden halen terwijl de aantallen omhoog gaan, zodat Tesla de EV-markt verder kan veroveren. Panasonic is hierbij de voornaamste partner. Tesla zorgt voor het voorbereiden, leveren en beheren van grond, gebouwen en elektriciteit voor hun mega-accufabriek. Panasonic maakt en levert de cilindervormige lithium-ion cellen en investeert in de bijbehorende uitrusting, machines en andere gereedschappen.

Tesla Gigafactory

tesla-gigafactory


De Gigafactory draait inmiddels op volle toeren, maar de productie loopt nog niet lekker. Volgens sommigen bronnen is de voorraad lithium daarbij een belangrijk issue. Op dit moment gaat veel van de productie naar fabrikanten van consumentenelectronica, maar auto’s hebben veel grotere accupakketten nodig. Om een tekort voor te zijn was Tesla bezig om een belang te kopen in SQM (Sociedad Química y Minera de Chile): één van de grootste producenten van lithium. Maar helaas, de Chinese lithiumproducent Tianqi Lithium heeft inmiddels een belang van 24% in SQM verworven. Tianqi heeft behalve het belang in SQM ook al een belang van 50% in de zogenoemde Greenbuses lithiummijn in Australië, één van de grootste ter wereld. Je merkt, de Chinezen hebben een sterke focus op lithium. Toch werd nog geen dag later bekend dat Kidman Resources (die ook een Joint venture met SQM hebben) een akkoord heeft gesloten met Tesla, op die manier stellen ze toch de levering van lithium veilig

Handig, want Tesla is overigens al bezig met de plannen voor een viertal extra Gigafactories.

Is er nog wel genoeg lithium?

De United States Geological Survey, een wetenschappelijk instituut van de Amerikaanse overheid, wist te melden (PDF) dat in 2017 alle producerende landen gezamenlijk 43.000 ton lithium hebben gewonnen. Volgens de wetenschappers is er wereldwijd nog 16 miljoen ton aan lithiumvoorraden. Dus als de productie flink wordt opgevoerd, dan is er nog steeds genoeg lithium voor een paar eeuwen. We weten echter dat het niet slim is om de aarde op deze manier leeg te roven, vooral de mensen in Groningen zijn er inmiddels bekend mee.

Daarnaast, de toenemende vraag naar materialen als kobalt en lithium, voor onze ‘groene economie’, zal leiden tot nog meer druk op onze planeet (en dus ons milieu). En een auto produceren is sowieso al erg belastend voor ons milieu. Denk aan de enorme fabrieken en de hoeveelheid grondstoffen die nodig zijn. Je kan je dus afvragen wat er beter is; een zuinige benzineauto? Een elektrische auto? Of een klassieker die we net zolang oprijden totdat ie uit elkaar valt?

Het goede nieuws is dat er inmiddels meer dan 95% van de metalen koper, nikkel en kobalt kan worden gerecycled. De recycling van lithium is iets lastiger, maar ook daar wordt hard aan gewerkt.


Samenvattend

Er zijn veel problemen met lithium-ionbatterijen. De productie is potentieel erg slecht geregeld (denk aan kinderarbeid), er is een eindig aanbod, het gewicht is hoog, de capaciteit (actieradius) is nog niet goed genoeg, de recycling is nog niet optimaal en de prijzen stijgen hard. Er zijn dan ook bijna wekelijks berichten over nieuwe accutechnieken, bijvoorbeeld met een supercondensator, silicium of mierenzuur. Mede daardoor, en dankzij de snelle technologische veranderingen, ben ik er van overtuigd dat er komende jaren diverse betere oplossingen en/of alternatieven zullen komen.


Meer lezen?... Check ook het artikel over de toekomst van autofabrikanten.

Bron: https://www.autoblog.nl/nieuws/het-enorme-probleem-van-lithium-en-accu-productie-109844

🚙  © Webmasters 2013-2019  |    Links  |  Contact  |  Privacy  |  Disclaimer  |  Auteursrechten   Site Map   🚙