Tumataas ang Sodium-Ion Batteries, Ngunit Maaaring Manatiling Nandiyan ang Lithium-Ion Dahil sa Indium

Ang Muling Pagsilang ng Lithium-Ion?

Isang kamakailang tuklas ng mga mananaliksik sa Cornell University ang maaaring magbalik ng teknolohiyang lithium-ion sa karera para sa perpektong baterya. Natuklasan nila na ang paggamit ng materyal na anode na indium ay magpapahintulot sa napakabilis na pag-charge ng mga lithium-ion battery.

Sa ngayon, ang mga lithium-ion battery ay nangingibabaw sa disenyo ng mga baterya para sa maliliit na elektronik at mga unang modelo ng EV. Gayunpaman, ang ilang limitasyon ng teknolohiyang ito ay nag-udyok sa industriya na maghanap ng mga alternatibo, kabilang ang sodium-ion o solid-state na mga baterya.  Gamit ang Indium, isang pangunahing problema para sa malawakang pag-aampon ng mga EV – ang range anxiety – ay matatanggal. Karamihan sa mga gumagamit ng EV ay nababahala na maubos ang baterya bago makarating sa istasyon ng pag-charge. Kaya, naghahanap sila ng napakalakas na battery pack, na nagdadagdag ng bigat at gastos sa sasakyan.

Isa pang problema ay ang oras na kinakailangan upang i-charge ang baterya. Ito ay maaaring maging seryosong alalahanin para sa mahabang paglalakbay o komersyal na aplikasyon. Binabawasan din nito ang availability ng mga charging station, dahil bawat “full tank” ay tumatagal at nagiging hindi magamit ang charger ng EV.

Kaya, ang mas mabilis mag-charge na teknolohiyang lithium-ion ay makatutulong na bawasan ang gastos ng mga EV, mapawi ang range anxiety, at mapabuti ang kakayahan ng network ng pag-charge.

Indium Batteries Ba ang Ligtas?

Ang pananaliksik ay isinagawa ng team ni Lynden A. Archer sa Cornell’s Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering, na pinangunahan ni Shuo Jin, isang doctoral na mag-aaral sa chemical at biomolecular engineering.

Sa kanilang publikasyon na “Fast-charge, long-duration storage in lithium batteries” ipinaliwanag nila ang kanilang pamamaraan. Nakatuon sila sa kinetics (bilis) ng mga electrochemical na reaksyon, partikular ang “Damköhler number.” Sa pagsusuri ng solid-state transport rates, natuklasan nila na ang indium ay napakagandang kandidato para sa mabilis na pag-charge ng mga baterya. Sa kasalukuyan, ang indium ay karaniwang ginagamit sa mga LCD screen at iba pang high-tech na aplikasyon tulad ng photovoltaics, cryogenics, at mga control rod ng nuclear reactor.

Ang indium ay magandang metal para sa mga anode dahil sa mabilis nitong diffusion at mabagal na surface reaction kinetics, na nagreresulta sa mabilis na pag-charge ng baterya.

Indium: Unang Hakbang Patungo sa AI-Disenyong mga Baterya?

Ang mga indium anode ay maaaring magpababa ng range anxiety, na magreresulta naman sa pagbawas ng pangangailangan para sa napakalaki at mabigat na mga battery pack. Gayunpaman, ang indium mismo ay isang napakabigat at matatag na metal.

Ito ang dahilan kung bakit isinasaalang-alang din ni Pr Archer ang pagtuklas ng kanyang koponan tungkol sa indium bilang panimulang punto.

“Doon nakapaloob ang isang pagkakataon para sa computational chemistry modeling, marahil gamit ang generative AI tools, upang matuklasan kung anong iba pang magagaan na materyales na kimika ang maaaring makamit ang parehong likas na mababang Damköhler numbers.

Halimbawa, may mga metal alloy ba na hindi pa natin nasuri, na may nais na katangian?”

Ang paggamit ng mga pag-unlad ng AI upang makahanap ng mga bagong materyales para sa baterya ay isang realistang ideya, tulad ng ipinakita ng mga mananaliksik ng PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Sa aming artikulo na “Changing the Timeline for Discoveries through Use of Artificial Intelligence (AI)”, tinalakay namin kung paano nila ginamit ang ilang predictive chemistry AI upang screen 32 million ideas in less than 80 hours, na nagbunga ng pagtuklas ng bagong electrolyte para sa baterya.

Kaya maaaring magamit din ang parehong teknik, na nakatuon sa Damköhler number upang makahanap ng mga materyales na kasing galing ng indium, ngunit mas magaan.

Mga Stock ng Life Cycle ng mga Baterya

1. Arcadium Lithium (Pagsasanib ng Allkem + Livent)

Ang Arcadium ay resulta ng pagsasanib ng magkapantay na mga lider sa pagmimina ng lithium na sina Allkem at Livent, na ginagawa itong ikatlong pinakamalaking producer ng lithium sa mundo. Ang pagsasanib ay lumikha ng isang kumpanya na naroroon sa lahat ng hakbang ng produksyon at pagproseso ng lithium.

Ang produksyon ng kumpanya ay karamihan ay matatagpuan sa Argentina, sa tinatawag na lithium triangle (Chile, Argentina, Bolivia) sa anyo ng brine, na may ilang hard rock lithium sa Canada at Australia.

Pinagmulan: Arcadium

Ang lithium ay isang kalakal na kamakailan ay nagdanas ng mababang presyo, dahil ang mga pangunahing tagagawa ng sasakyan tulad ng Ford o GM ay nagbagal ng kanilang mga plano para sa mga EV. Kasabay nito, inasasabing binabaha ng mga Chinese EV automaker tulad ng BYD ang mga banyagang merkado ng murang EV, na maaaring magpasimula ng bagong alon ng pag-aampon ng EV sa mga susunod na taon. Halimbawa, ang €10,000 BYD Seagull na darating sa Europa ngayong taon.

Kaya, ang kasalukuyang kahinaan ng presyo ng lithium ay maaaring hindi magtagal.

2. CATL

Ang CATL ay ang pandaigdigang lider sa paggawa ng baterya, na gumagawa ng higit sa kalahati ng kabuuang dami ng baterya sa mundo. Ang kumpanya ay naroroon sa bawat hakbang ng supply chain ng paggawa ng baterya at nangunguna sa teknolohiya ng baterya.

Ito ay totoo para sa mga lithium-ion battery, kung saan ang kumpanya ay matagal nang itinatag na lider. Inanunsyo rin ng CATL ang kahanga-hangang pag-unlad sa maraming iba pang uri ng baterya :

• Isang 12,000-cycle ultra-long-life na baterya para sa utility-scale na pag-iimbak ng enerhiya, na may 18,000 cycle bilang pangmatagalang layunin.
• Isang 700km LFP (Lithium Ferrum Phosphate) na baterya na nagcha-charge ng 400km na saklaw sa loob ng 10 minuto.
• Isang 500 Wh/kg, na maaaring magbigay-daan sa electrification ng mga pasahero na eroplano
• Masa produksiyon ng 160Wh/kg sodium-ion na baterya, na may target na 200 Wh/kg.

Pinagmulan: CATL

Ininvest ang CATL din ng €3.25B sa kapasidad ng pag-recycle ng baterya sa China. Ang CATL ay kapansin-pansing nakamit ang kahanga-hangang recovery rate na 99.6% para sa nickel, cobalt, manganese, at 91% para sa lithium.

Salamat sa laki, pokus, at mga tagumpay sa R&D, malamang na ang CATL ay nasa unahan ng inobasyon, paggawa, at pag-recycle ng baterya. Ginagawa nitong isang pangunahing kasosyo para sa mga EV manufacturer, kabilang ang Tesla (TSLA ), NIO, Ford, Stellantis, atbp.

3. BYD

Isang matagal nang hamon sa Tesla sa merkado ng EV, ang BYD ay naging isang seryosong kakumpitensya hindi lamang para sa Tesla kundi halos lahat ng mga tagagawa ng sasakyan.

Ang kumpanya ay nagmula sa pagiging supplier ng baterya para sa telepono hanggang sa pagbebenta ng halos kasing dami ng EV tulad ng Tesla sa China (ang pinakamalaking merkado ng EV sa mundo) at pagiging best-selling na EV sa Thailand, Sweden, Australia, New Zealand, Singapore, Israel, at Brazil.

Ang BYD ay malaking bahagi ng dahilan kung bakit biglang naging pinakamalaking exporter ng kotse ang China noong 2023, na nalagpasan ang Japan. Ang agresibong overseas expansion ng kumpanya ay sinusuportahan din ng mga bagong pabrika, tulad sa Hungary. At sa paglabas ng mga sasakyan na nagkakahalaga $10,000-$12,000 tulad ng Seagul, maaaring magbukas ng isang bagong merkado para sa mga BYD EV.

Pinagmulan: By User3204 – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=142412738

Sa kabila ng pagiging pangunahing tagagawa ng baterya, ang BYD ay isang seryosong hamon sa CATL sa merkado ng LFP na baterya, na may 41.1% na bahagi ng merkado sa China (kumpara sa 33.9% ng CATL).

Ang “pagbaha” ng murang EV na ginawa ng BYD patungo sa mga pamilihan ng Europa at Amerika ay malamang na haharap sa ilang antas ng proteksiyonismo, na maaaring hadlangan ang paglago ng BYD. Ngunit kasabay nito, ang murang Chinese EV ay matagumpay na sa natitirang bahagi ng mundo, na walang gaanong domestic na tagagawa ng sasakyan na dapat protektahan, kabilang ang buong South America, Russia, Africa, Middle East, at Southeast Asia.

Ito ay kumakatawan sa ilang bilyong potensyal na customer para sa BYD, na nakatira sa mga bansang naghahangad ng balanse sa geopolitika at manatiling maganda ang ugnayan sa parehong Kanluran at China, kaya malamang na hindi magtatayo ng napakatinding proteksiyonistang hadlang.