Манганът: Кандидат за позицията на лития като основна съставка при батериите

Литиевите батерии са скъпи за производство и могат да бъдат трудни за рециклиране. Има и твърдения, че добивът на литий е опасен. Производителите търсят други метали, за да предложат алтернативи на пазара, пише Euronews.

Литиевите батерии революционизираха електрическите превозни средства през последните няколко години. Те се използват и в други продукти, включително мобилни телефони, устройства за изпаряване, резервно съхранение на слънчева енергия, електрически четки за зъби, инструменти и лаптопи.

Средно батерията на електрическо превозно средство използва около 8 кг литий, но някои могат да съдържат и много по-големи количества. Някои от батериите на Tesla например използват около 62,6 кг литий.

Литиевите батерии могат да бъдат скъпи за производство, а основният материал – труден за извличане, изискващ огромно количество вода. Добивът на литий също генерира минерални отпадъци, причинява ерозия на почвата и замърсяване на водата.

Освен това тези батерии са трудни за рециклиране, което води до големи годишни загуби.

Някои компании вече търсят други алтернативи на литиевите батерии. Това остава предизвикателство, тъй като литият все още се счита за жизненоважен за прехода към зелена енергия, а инвестициите и проучването на нови алтернативи все още липсват.

Дали манганът е жизнеспособна алтернатива на литиевите батерии?

Мангановите батерии напоследък привличат вниманието като потенциални алтернативи на литиевите батерии. Засега кобалтът, никелът и литият са най-търсените метали за електромобилни батерии, но манганът също е полезен.

Той намира място като катоден материал в електромобилите, предназначен да повиши техния аспект на безопасност, енергийната плътност на батерията и ефективността на разходите. Една средностатистическа батерия се състои от около 20 кг манган, както и 14 кг кобалт.

Манганът е по-евтин за добив от лития и е много по-изобилен. Тъй като добивът на кобалт се сблъсква с редица проблеми с правата на човека, докато голяма част от добитият никел е неподходящ за използване в електрически превозни средства, се наблюдава нарастващ интерес към мангана.

Мартин Кепман, главен изпълнителен директор на канадската компания за добив на манган Manganese X Energy Corp, посочва: „Манганът е кандидат за промяна при литиево-йонните батерии. Той има характерни качества, които имат потенциала да подобрят плътността, капацитета, безопасността и дълготрайността на батерията“.

По думите на Кепман, на фона на глобалния стремеж към по-екологични технологии и намаляването на въглеродния отпечатък, Manganese X е готова за лидерство в осигуряването на вътрешни доставки на манган за индустрията на батериите, всичко от малките потребителски батерии в електронните устройства, смартфоните и инсталациите за съхранение на енергия до индустрията за електромобили и хибридни електрически превозни средства.

Tesla и Volkswagen са две от най-известните компании, които проучват използването на манганови батерии в момента, като милиардерът и главен изпълнителен директор на американския концерн Илон Мъск наскоро заяви, че мангановите батерии имат „потенциал“ да стимулират глобалния процес на електрификация.

Обикновено манганът се използва в комбинация с литий в редица батерии като литиево-манган оксидни батерии (LMO) и батерии с литиево-желязо-манганов фосфат (LiFeMnPO4).

Батериите, състоящите се от никел, манган и кобалт, също са популярни в момента. Според Международната агенция по енергетика (МААЕ) тези алтернативи представляват 60% от пазара през 2022 г., като батериите с литий, желязо и фосфат държат 30%. Делът на батериите с никел, кобалт и алуминиев оксид (NCA) могат да се похвалят с приблизително 8% от пазара.

Въпреки че по-интензивното използване на манган може да бъде добър вариант за намаляване на нуждата от никел или кобалт в литиевите батерии, по-голямото количество манган в момента все още се използва в тандем с лития при електромобилите. Така че може да са необходими повече изследвания и разработки, преди манганът да стане доминиращият метал в батериите.

Някои други алтернативи на литиевите батерии

Една от другите алтернативи на литиевите батерии е натриево-йонната батерия. Те са енергийно ефективни, зареждат се бързо и са стабилни при екстремни температури, като по този начин предлагат силна защита срещу прегряване.

В допълнение, те също така са значително по-малко токсични от другите опции, тъй като не включват мед, литий, кобалт или никел, които могат да причинят замърсяване в процеса на извличане и могат потенциално да предизвикат възпламеняване.

Тези батерии обаче не съхраняват толкова енергия, колкото литиевите, което означава, че може да не са подходящи за широкомащабно приемане. Освен това, тъй като натриево-йонните батерии все още са сравнително нова технология, тяхната верига на доставки не е толкова развити, колкото тази на литиевите.

Батериите на базата на цинк, или цинково-йонните батерии,  са друга технология, която напоследък се радва на по-голям интерес. Смята се за по-екологичен от лития, като цинкът е много по-изобилен, което значи по-ниски разходи за добив.

Базираните на цинк батерии изискват лесна поддръжка и не е необходимо да се наблюдават постоянно за проблеми с безопасността и производителността. Те имат широка работна температура и ниска мощност, което ги прави идеален избор за приложения с ниска мощност като фенерчета и дистанционни управления. Въпреки това, цинковите батерии са със средна плътност в сравнение с литиевите, което означава, че може да не са в състояние да съхраняват толкова много енергия.

Друга алтернатива на литиевите батерии са твърдотелните батерии, които са много по-компактни, мощни и устойчиви, особено за електрически превозни средства. Твърдотелните батерии са по-малки и по-леки от литиевите. Освен това са по-безопасни, с по-висок капацитет, пробег и предлагат по-нисък въглероден отпечатък.