Baterie stanowią to w dzisiejszym świecie podstawowe źródło energii zasilające niezliczoną grupę urządzeń. Odpowiadają one za efektywne magazynowanie, a później uwalnianie energii. Rzadko jednak zastanawiamy się, z czego tak naprawdę składają się baterie i z jak wielu wartościowych metali są one zbudowane. Dzisiaj sprawdzimy, za co odpowiadają i ile są warto poszczególne metale wchodzące w skład baterii.
Rozwój branży baterii i akumulatorów stanowi jeden z najistotniejszych priorytetów, odpowiadających za możliwość dostarczania rozwiązań w niezliczonych sektorach - motoryzacji, małym AGD, IT, telekomunikacji oraz w obszarze innych urządzeń elektrycznych. To uzasadnione, biorąc pod uwagę charakterystyczne cechy baterii, jakimi są możliwość magazynowania energii, w tym magazynowania ze źródeł odnawialnych, potencjał do uwalniania tej energii na żądanie, a także dostępności.
Wszystko to związane jest ze składem baterii, a w szczególności metalami, które odpowiadają za unikalność potencjału tych komponentów. Metale w bateriach zostały wyselekcjonowane ze względu na konkretne właściwości elektrochemiczne, dzięki którym możliwe jest wytwarzanie prądu. To jednak nie wszystko. Każdy metal pełni konkretną funkcję, a brak jakiegokolwiek elementu skutkowałoby wadliwym lub niedostatecznie wydajnym działaniem. Sprawdźmy, za co odpowiadają konkretne metale wchodzące w skład baterii.
Zacznijmy od litu, który jest zdecydowanie najważniejszym składnikiem wszystkich baterii - w szczególności tych litowo-jonowych. Lit stanowi fundamentalny przykład składnika baterii, który pozwala na efektywne zasilanie nie tylko urządzeń elektrycznych, ale przede wszystkim nowoczesnych samochodów elektrycznych. Zawdzięczamy to przede wszystkim takim cechom, jak możliwość szybkiego ładowania i wysoka gęstość, która idzie w parze z bardzo niską wagą.
Czy lit da się czymś zastąpić? W tym momencie, patrząc przez pryzmat produkcji baterii i innych urządzeń akumulatorowych to właśnie lit wydaje się tym metalem, na które zapotrzebowanie wciąż rośnie. Związane jest to nie tylko z rozwojem branży, ale coraz to nowszymi zastosowaniami baterii, czego doskonałym przykładem jest właśnie rynek motoryzacyjny.
Kobalt to kolejny drogocenny metal, który jest doceniany przede wszystkim ze względu na jego wydajność i poprawę ogólnego bezpieczeństwa użytkowania baterii. Przy zachowaniu trwałości i bezpieczeństwa baterii, kobalt wpływa na wzrost zagęszczenia energii w małych bateriach, co czyni metal świetnym rozwiązaniem podczas produkcji samochodów elektrycznych, sprzętu IT czy smartfonów.
Skąd w takim razie kontrowersje? Są one związane przede wszystkim z wydobyciem, którego największa część ma miejsce w Demokratycznej Republice Konga. Wiele mówi się o wysokich kosztach społecznych pozyskiwania kobaltu - łamania praw człowieka, nieefektywnym zarządzaniem ochroną środowiska na terenach wydobywczych, a także wykorzystywaniem dzieci do pracy. Kontrowersje te stanowią podstawę do aktywnego poszukiwania alternatywnego materiału (najczęściej wymienia się LFP), które mogłoby zmniejszyć uzależnienie branży od kobaltu. Warto także pamiętać, że kobalt, we współpracy z https://www.wastesservice.com/ może zostać poddany recyklingowi, co już teraz zostało zapowiedziane przez wiodące marki sprzętu elektronicznego.
Kolejny metal szlachetny to nikiel, który w bateriach litowo-jonowych znacząco zwiększa wydajność i żywotność komponentu. Z jakiej racji? Poprzez możliwość zagęszczenia energii w metalu. Dzięki temu w połączeniu z innymi metalami wykorzystywanymi w produkcji baterii produkowane są materiały katodowe, dzięki którym przechowywanie jonów litu jest wyraźnie powiększone.
Warto przy okazji wspomnieć o innych zastosowaniach niklu w bateriach. Wysoka gęstość wpływa na możliwość obniżenia ogólnej wagi baterii, co jest niezmiernie ważne w nowoczesnych urządzeniach i sprzętach, w których niska waga wpływa na konkurencyjność produktu. Pamiętajmy także o poprawie przewodnictwa elektrycznego oraz poprawie utrzymania stabilności całej struktury baterii. Daje nam to konkretną korzyść - dłuższe użytkowanie jednej baterii bez ryzyka jakichkolwiek awarii.
Transformacja energetyczna, której jesteśmy świadkami, skupia się na wielu aspektach pozyskiwania i efektywnego magazynowania energii elektrycznej. Dotyczy to również branży baterii i wyzwań związanych z ograniczonymi zasobami wcześniej wspomnianego kobaltu i niklu. Czy jesteśmy w stanie zaproponować realną alternatywę, której nie brak? Odpowiedzią jest mangan.
Mangan wchodzi w skład 5 najpowszechniej występujących pierwiastków na naszej planecie, który według wielu ekspertyz może być mianowany jako baza do konstrukcji zupełnie nowych materiałów katodowych. Za wykorzystaniem manganu przemawiają także idealne parametry - możliwość przechowywania takiej samej ilości energii elektrycznej i stabilna struktura, która wpływa pozytywnie na żywotność komponentu.
Opisując skład baterii, nie możemy także zapomnieć o fundamentalnych składnikach, jakimi są miedź i aluminium. To właśnie dzięki nim baterie oraz akumulatory cechują się tak wysoką przewodnością elektryczną i cieplną. W zależności od specyfiki często wykorzystuje się tylko jeden z tych dwóch metali.
Badania jasno wskazują, że miedź lepiej przewodzi prąd i odprowadza ciepło, co jest szczególnie istotne w przypadku pracy tych urządzeń, które są podatne na szybkie nagrzewanie. Z drugiej jednak strony aluminium to materiał tańszy i lżejszy, co stanowi klucz do stworzenia baterii odpowiadającej potrzebom wymagających klientów. Wybór pomiędzy miedzią i aluminium jest więc uwarunkowany specyfiką projektu baterii, jednak w obu przypadkach wysoka przewodność sprawia, że przez wielu właśnie ten metal jest najistotniejszym elementem składu każdej baterii.
Na sam koniec poruszymy jeszcze temat metali ziem rzadkich (REE). To grupa 17 pierwiastków, które występują w minerałach, które w zdecydowanej większości znajdują się w skorupie ziemskiej. Obecnie ich wydobycie koncentruje się w głównej mierze na Chinach, Stanach Zjednoczonych i Rosji.
Zastosowanie metali ziem rzadkich z roku na rok poszerza się, obejmując między innymi takie branże, jak elektronika, optyka, aerospace, czy właśnie energetyka. Powszechnie metale ziem rzadkich kojarzone są z produkcją magnesów neodymowych, aczkolwiek występują także w produkcji baterii i katalizatorów. Jak zatem widać, baterie to niezwykle skomplikowane elementy, dzięki którym jesteśmy w stanie korzystać z tak wielu udogodnień codziennego życia.
