錳電池:它們能否成為電動車市場的主要動力?

過去幾年,鋰電池徹底改變了電動車 (EV)。它們也用於其他產品,包括手機、電子煙設備、太陽能備用儲存、電動牙刷、工具和筆記型電腦。

平均而言,電動車電池使用約 8 公斤鋰,但有些電池的使用量要多得多。例如,特斯拉的一些電池使用了約 62.6 公斤的鋰。

鋰電池價格昂貴且難以提取,需要大量的水和重金屬密集技術來生產。鋰提取還會造成礦物浪費、土壤侵蝕和水污染。

鋰礦開採與童工和強迫勞動等不道德行為密切相關,特別是在剛果民主共和國(DRC)等金屬豐富的國家。

此外,它們也很難回收,導致每年的浪費率很高。

一些公司現在正在尋找鋰電池的其他替代品。這仍然具有挑戰性,因為鋰仍然被認為對於向綠色能源過渡至關重要,並且仍然缺乏對新替代品的投資和探索。

錳是鋰電池的可行替代品嗎?

錳電池作為鋰電池的潛在替代品最近引起了人們的注意。通常,鈷、鎳和鋰是電動車電池需求量最大的金屬,但錳也很有用。

它是電動車中的陰極材料,旨在提高其安全性、能量密度和成本效益。電動車電池平均含有約 20 公斤的錳和 14 公斤的鈷。

錳的開採成本比鋰低,可用量也多得多。由於鈷礦開採涉及多項人權問題,大多數開採的鎳礦不適合用於電動車,因此人們對電池中的錳越來越感興趣。

加拿大錳礦公司Manganese X Energy Corp執行長 Martin Kepman 在受訪時表示:「錳是鋰離子電池領域顛覆性的候選人。它的元素品質有潛力提高密度、容量、可充電性、安全性和電池壽命是建立北美錳資源的最佳時機。

「隨著全球推動綠色技術和減少碳足跡,Manganese X 已準備好在為可充電電池行業提供國內錳供應方面發揮領導作用,從電子設備中的小型消費電池、智慧型手機到儲能電源,電動車和混合動力電動汽車行業。

特斯拉和大眾是目前探索使用錳電池的最著名的兩家公司,馬斯克最近公開表示,錳電池有「潛力」推動全球轉型。

通常,錳與鋰結合用於一系列電池中,例如錳酸鋰(LMO)電池、磷酸鐵錳鋰電池(LiFeMnPO4)和作為陰極的鋰錳尖晶石電池。

鎳錳鈷氧化物(NMC)電池目前也很受歡迎。根據國際能源總署(IEA)預測,到2022年,三元電池將佔據60%的市場份額,其中磷酸鐵鋰(LFP)n電池約佔30%,鎳鈷鋁氧化物(NCA)電池約佔8 %。

然而,儘管提高錳的使用量可能是減少鋰電池中鎳或鈷需求的一個不錯的選擇,但大多數錳目前仍與鋰一起用於電動車。因此,在錳成為電動車電池的主要金屬之前,可能需要進行更多的研究和開發。

鋰電池的其他一些替代品

鋰電池的另一種新興替代品之一是鈉離子電池。這些產品節能、充電快速,並且在極端溫度下保持穩定,從而提供強大的過熱保護。

此外,它們的毒性也比其他電池選擇低得多,因為它們不含銅、鋰、鈷或鎳,這些元素可能會在提取過程中造成污染,並可能存在潛在的火災危險。

然而,這些電池儲存的能量不如鋰電池那麼多,這意味著它們可能不適合大規模採用。此外,由於鈉離子電池仍然是一種相對較新的電池技術,其供應鏈和可用性並不像鋰那樣發達。

鋅基電池或鋅離子電池是另一種最近引起更多關注的電池技術。它被認為比鋰更環保,而且儲量豐富,因此更便宜、更容易開採。

鋅基電池的維護成本低,不需要經常關注安全和性能問題。它們具有較寬的工作溫度和低功率輸出,使其成為手電筒和遙控器等低功率應用的理想選擇。然而,與鋰電池相比,鋅電池的密度中等,這意味著它們可能無法儲存那麼多的能量。

鋰電池的另一種替代品是固態電池,它更加緊湊、強大且可持續,特別是對於電動車而言。不僅如此,固態電池比鋰電池更小、更輕。它們也更安全,具有更高的容量和範圍以及更低的碳足跡。

它們具有更快的充電能力,可在 10 至 15 分鐘內充滿電,而鋰電池的充電時間為 20 分鐘至 12 小時。然而,缺點是固態電池的生產成本更高,而且供應鏈仍在開發中。