说到地球上的重要元素,很少有能达到锂的地位。这可能会让人感到惊讶,它不像一些更有趣的问题那样被谈论。在过去的几年里,像氢和铀这样的元素在媒体上更加流行。然而,当人们想到锂在电池中的应用时,就会突然明白为什么它如此重要。
电池不仅存在了很长时间,而且其重要性也在迅速增长。电动汽车的出现和普及是这一变化的推动者。虽然锂目前在许多领域和技术中都有应用。最近最引人注目的是锂被用于手机和其他先进技术。不可否认,未来锂将主要用于两种用途,储能和电动汽车。
这并不是说没有其他重要的用途。除了电动汽车之外,还有电动自行车、滑板和其他类似的替代品。在离子交换和溶剂萃取等过程中,科学也严重依赖锂的使用。电动汽车的不同之处在于纯粹的预计体积。目前的需求量为50万吨,到2030年,预计需求量将达到300万至400万吨。
当然,这个数字可能是错的,但这里有一个例子来帮助可视化。目前,全球有2200万吨可用锂的储量。这足以为电动汽车生产大约25亿个电池。这些电池平均使用8公斤左右的锂,这不是一个小数字。这是供给,这是需求,在零能耗预期下,是20亿。
虽然有可能,但在一个特定的产品上使用有限的资源是相当可观的。因此,锂的价格一直在飙升。有趣的是,锂在地球的不同地区扮演着非常不同的角色。目前,智利和澳大利亚这两个国家占据了全球锂供应的大部分。随着需求年复一年地持续增长,这给了他们对市场的巨大影响力。
例如,美国等对锂有大量需求的国家,其锂储量往往要小得多。美国虽然是一个大国,但其锂储量只占全球的不到4%。采矿业作为一个行业正在蓬勃发展,因为许多特定的材料。随着各国继续工业化和规模扩大,效率是关键。效率较低和效率较低的资源根本无法再发挥作用。
为了理解这一点,我们再来看看电池。电池有很多不同的类型,比较常见的有铅酸电池和镍电池。这些电池虽然在特定情况下有用,但效率远不如锂电池。它们提供不一致的电压,具有较低的能量密度,并且寿命短得多。这些问题是可以解释的,但简单的现实是锂电池比其他所有电池都要高。
正是锂电池的优越性创造了它的需求。幸运的是,锂虽然需求量很大,但在某种程度上是可重复使用的。正如前面提到的,锂在科学过程中有很多用途。这些工艺在锂的有效利用方面非常出色。对于溶剂萃取之类的工艺,这意味着几乎100%的锂被回收。即使是像离子交换这样效率较低的过程,效率也只下降到80%。
这很好,但是锂电池呢?在这里,可以看到锂的确切回收率范围更大。根据工艺的不同,可以回收0-80%的锂。但重要的是,这是在电池使用结束时发生的。这些电池实际上已经耗尽了能量,即使这样,最多也只能回收80%的锂。
在实践中,预计到2030年,这些回收的锂将占锂产量的6%。虽然这不是一个小数目,但它确实让人想知道其余的将来自哪里。目前最大的锂储量位于智利,尽管澳大利亚是世界上最大的生产国。其他重要的储量还存在于乌克兰、西伯利亚、泰国和中国。
换句话说,随着锂的重要性日益提高,越来越多的地方将开始开采其储量。能源,特别是电池,尤其是电动汽车用的电池,绝对需要锂。如何有效利用锂是当前研究的一个重要课题。幸运的是,还有时间。如果没有锂,今天的能源就不一样了。现在的问题是如何抓住它。