Τα σημερινά EV λειτουργούν με μπαταρίες ιόντων λιθίου -κατασκευασμένες κυρίως από λίθιο, κοβάλτιο, μαγγάνιο και νικέλιο υψηλής ποιότητας-, των οποίων οι τιμές έχουν εκτιναχθεί στα ύψη. Οι Δυτικοί παραγωγοί δυσκολεύονται να καλύψουν τη διαφορά με τους Ασιάτες αντιπάλους τους και οι αυτοκινητοβιομηχανίες αναμένουν ότι τα περαιτέρω δυσκολίες στον εφοδιασμό πρώτων υλών για τις μπαταρίες θα πλήξουν την παραγωγή ηλεκτρικών αυτοκινήτων γύρω στα μέσα της δεκαετίας.
Τα ηλεκτρικά οχήματα του μέλλοντος -αυτά που θα φτάσουν μετά το 2025– είναι πολύ πιθανό να στραφούν σε μπαταρίες ιόντων νατρίου ή θείου λιθίου, υλικά που κοστολογούνται έως και κατά 2/3 φθηνότερα από τα σημερινά στοιχεία ιόντων λιθίου.
Αλλά η επιτυχία τους εξαρτάται από την εξέλιξη νέων τεχνολογιών ως προς την ηλεκτροχημική τους σύσταση από νεοφυείς επιχειρήσεις, όπως η Theion με έδρα το Βερολίνο και η Faradion με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και η Lyten στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Οι νεότερες χημικές μπαταρίες έχουν προβλήματα που πρέπει να ξεπεραστούν. Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου δεν αποθηκεύουν ακόμη αρκετή ενέργεια, ενώ οι κυψέλες θείου τείνουν να διαβρώνονται γρήγορα και δεν διαρκούν πολύ. Ωστόσο, περισσότερες από δώδεκα νεοφυείς επιχειρήσεις έχουν προσελκύσει εκατομμύρια δολάρια σε επενδύσεις, καθώς και κρατικές επιχορηγήσεις, για την ανάπτυξη νέων ειδών μπαταριών.
Προς το παρόν η Κίνα κυριαρχεί στην παραγωγή μπαταριών, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης και της διύλισης πρώτων υλών. Η Benchmark Mineral Intelligence, μια εταιρεία συμβούλων με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο, εκτιμά ότι η Κίνα διαθέτει επί του παρόντος το 75% της παγκόσμιας ικανότητας διύλισης κοβαλτίου και το 59% της ικανότητας επεξεργασίας λιθίου.
«Εξακολουθούμε να εξαρτόμαστε από μια αλυσίδα εφοδιασμού υλικών από την Κίνα», δήλωσε ο James Quinn, διευθύνων σύμβουλος της βρετανικής startup μπαταριών ιόντων νατρίου Faradion, η οποία έλαβε περισσότερα από ένα εκατομμύριο δολάρια σε κρατικές επιχορηγήσεις από την Innovate UK προτού την αγοράσει ο ινδικός όμιλος Reliance πέρυσι, για 117 εκατομμύρια δολάρια. «Αν κοιτάξετε τις παγκόσμιες γεωπολιτικές επιπτώσεις αυτού, είναι μια πρόκληση για την ενεργειακή ασφάλεια, την οικονομική ασφάλεια και την εθνική ασφάλεια».
Οι ασιατικοί γίγαντες μπαταριών εργάζονται επίσης σε νέες χημικές ουσίες. Η κινεζική CATL έχει δηλώσει ότι σχεδιάζει να παράγει κύτταρα ιόντων νατρίου το 2023. Η κορεατική LG Energy Solution στοχεύει να ξεκινήσει την παραγωγή κυψελών θείου λιθίου έως το 2025.
Το πιο ακριβό στοιχείο μιας μπαταρίας EV είναι η κάθοδος, η οποία αντιπροσωπεύει έως και το ένα τρίτο του κόστους μιας μπαταρίας. Οι περισσότερες μπαταρίες EV σήμερα χρησιμοποιούν έναν από τους δύο τύπους καθόδων: Νικέλιο-κοβάλτιο-μαγγάνιο (NCM) ή φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LFP).
Οι κάθοδοι NCM είναι ικανές να αποθηκεύουν περισσότερη ενέργεια, αλλά χρησιμοποιούν ακριβά υλικά (νικέλιο, κοβάλτιο). Οι κάθοδοι LFP συνήθως δεν κρατούν τόση ενέργεια, αλλά είναι ασφαλέστερες και τείνουν να είναι φθηνότερες επειδή χρησιμοποιούν υλικά που είναι πιο άφθονα. Το κόστος των βασικών υλικών καθόδου όπως το νικέλιο και το κοβάλτιο έχει εκτοξευθεί στα ύψη τα τελευταία δύο χρόνια.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τόσες πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες ελπίζουν να τα υποκαταστήσουν με φθηνότερα, πιο άφθονα υλικά όπως το νάτριο και το θείο, εάν μπορούν να ξεπεραστούν οι τεχνικοί περιορισμοί τους.
«Το ιόν νατρίου έχει σίγουρα μια θέση, ειδικά για σταθερή αποθήκευση και οχήματα χαμηλής ποιότητας σε ευαίσθητες στο κόστος αγορές όπως η Κίνα, η Ινδία, η Αφρική και η Νότια Αμερική», λέει ο σύμβουλος Prabhakar Patil, πρώην στέλεχος της LG Chem.
Η Amandarry με έδρα το Μίσιγκαν και η βρετανική startup AMTE Power αναπτύσσουν μπαταρίες ιόντων νατρίου χρησιμοποιώντας χλωριούχο νάτριο – βασικά επιτραπέζιο αλάτι – ως κύριο συστατικό καθόδου. Δεν χρειάζονται λίθιο, κοβάλτιο ή νικέλιο- τα τρία πιο ακριβά συστατικά της μπαταρίας.
Ο Jeff Pratt, διευθύνων σύμβουλος του Κέντρου Βιομηχανικής Βιομηχανίας Μπαταριών του Ηνωμένου Βασιλείου -ένα εργοστάσιο με κρατική χρηματοδότηση 148 εκατ. ευρώ που νοικιάζει τις γραμμές παραγωγής του σε νεοφυείς επιχειρήσεις για να δοκιμάζουν τη χημική σύνθεση των μπαταριών -είπε ότι προσπαθεί να τοποθετήσει τις κυψέλες μιας startup ιόντων νατρίου σε ένα γεμάτο πρόγραμμα παραγωγής γιατί είναι «στρατηγικά σημαντικό» για τις ελπίδες της Βρετανίας να βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της ανάπτυξης νέων, καλύτερων μπαταριών.
Οι αμερικανικές εταιρείες Lyten και Conamix, η γερμανική Theion και η Morrow της Νορβηγίας αναπτύσσουν καθόδους θείου λιθίου που χρειάζονται ακόμα λίθιο σε μικρότερες ποσότητες, αλλά όχι νικέλιο ή κοβάλτιο.
Χρησιμοποιώντας πανταχού παρόντα υλικά καθόδου -το θείο χρησιμοποιείται ευρέως στα λιπάσματα, άρα είναι φθηνό όπως το αλάτι- αυτές οι νεοφυείς επιχειρήσεις ισχυρίζονται ότι το κόστος της μπαταρίας θα μπορούσε να μειωθεί έως και κατά 2/3, δυνητικά καθιστώντας τα EV εξίσου προσιτά με τα αυτοκίνητα με θερμικούς κινητήρες.
Η τρέχουσα τιμή των μπαταριών EV κυμαίνεται συνήθως στο κόστος από €10.000-12.000. Οι start-up εταιρείες μπαταριών λένε ότι συνομιλούν με μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες, μερικές από τις οποίες δοκιμάζουν ενεργά νέες μπαταρίες που θα μπορούσαν να κυκλοφορήσουν σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα μαζικής αγοράς πριν από το τέλος της δεκαετίας.
«Με την πάροδο του χρόνου, θα βγουν περισσότερες χημικές ουσίες», είπε η Linda Zhang, επικεφαλής μηχανικός στο ηλεκτρικό φορτηγό F150 Lightning της Ford. «Θα ήταν ανόητο να μην εκμεταλλευτούμε αυτές τις νέες ηλεκτροχημικές τεχνολογίες».
Ο διευθύνων σύμβουλος της Tesla, Elon Musk, είπε ότι θα χρειαζόταν μια «τριών επιπέδων προσέγγιση» στις μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούν διαφορετικά υλικά για την κατασκευή «πραγματικά οικονομικών» ηλεκτρικών οχημάτων -κυρίως με κυψέλες μπαταρίας LFP με βάση τον σίδηρο- καθώς και μεγαλύτερες που θα τοποθετούνται σε ισχυρότερα και πιο ακριβά ηλεκτρικά οχήματα που χρησιμοποιούν κυψέλες NCM ή NCA με βάση το νικέλιο και υλικό καθόδου κοβαλτίου ή αλουμινίου.
Οι κατασκευαστές μπαταριών ελπίζουν ότι σύντομα θα μπορούν να προσθέσουν μπαταρίες ιόντων νατρίου και θείου λιθίου στη γκάμα. Ο Duncan Williams, διευθύνων σύμβουλος της συμβουλευτικής Nomura Greentech, είπε ότι οι πρόσφατες ανακαλύψεις κλείνουν το χάσμα σε θέματα όπως η ενεργειακή πυκνότητα και η διάρκεια του κύκλου ζωής.
Η Amandarry με έδρα το Μίσιγκαν παράγει ήδη κυψέλες ιόντων νατρίου στο εργοστάσιό της στο Haining της Κίνας, η πρώτη εφαρμογή των οποίων θα γίνει κατά πάσα πιθανότητα σε ηλεκτρικές μοτοσυκλέτες. Εκτός από ένα πλεονέκτημα κόστους, οι μπαταρίες της Amandarry μπορούν να φορτιστούν πολύ γρήγορα — στο 80% σε 15 λεπτά.
Ο διευθύνων σύμβουλος της AMTE Power, Kevin Brundish, δήλωσε ότι η εταιρεία ξεκινά αρχικά με μπαταρίες για σταθερά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται από τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύου, όπου η πυκνότητα ενέργειας είναι λιγότερο σημαντική.
Ο Quinn της Faradion είπε ότι οι μπαταρίες της εταιρείας είναι ήδη ανταγωνιστικές με τις κυψέλες LFP και έχει δημιουργήσει μια κοινοπραξία για την αποθήκευση ενέργειας με τον γίγαντα των αγροτικών επιχειρήσεων ICM Australia. Είπε επίσης ότι η Faradion είχε συζητήσεις με «τις περισσότερες μεγάλες εταιρείες αυτοκινήτων. Μέσα στα επόμενα τρία με πέντε χρόνια, θα δείτε τις μπαταρίες μας στον δρόμο».
Το θείο είναι «υπερβολικά σκληρή χημεία» για να λειτουργήσει στις μπαταρίες, λέει η Celina Mikolajczak, επικεφαλής τεχνικής εξέλιξης μπαταριών στη startup Lyten με έδρα την Καλιφόρνια, η οποία έχει προσελκύσει 47,5 εκατομμύρια δολάρια από επενδυτές, σύμφωνα με τον επενδυτικό ιστότοπο PitchBook. Πρόσθεσε όμως ότι παρόλα αυτά είναι «η χημεία του μέλλοντος» και αυτή που θα μαζικοποιήσει την αγορά των μπαταριών.
Ο Ulrich Ehmes, διευθύνων σύμβουλος της Theion -από την ελληνική λέξη θείο- λέει ότι το πρόβλημα με το θείο είναι ότι είναι τόσο διαβρωτικό που σκοτώνει μια μπαταρία μετά από 30 φορτίσεις. Ωστόσο είπε ότι η εταιρεία με έδρα το Βερολίνο, η οποία υποστηρίζεται από ιδιώτες επενδυτές, έχει αναπτύξει έναν τρόπο επεξεργασίας και επικάλυψης ενός ηλεκτροδίου θείου λιθίου που θα το κάνει να διαρκέσει για ολόκληρο τον κύκλο ζωής ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.
Ο Ehmes είπε ότι η εταιρεία σχεδιάζει να αρχίσει να στέλνει δοκιμαστικές κυψέλες στους κατασκευαστές οχημάτων το 2024, με τις πρώτες εφαρμογές EV παραγωγής να αναμένονται γύρω στο 2027. Η Theion πιστεύει ότι οι κάθοδοι θείου λιθίου της θα μπορούσαν να αποθηκεύσουν τρεις φορές περισσότερη ενέργεια από τις τυπικές κυψέλες NCM, να φορτίσουν εξαιρετικά γρήγορα και να μειώσουν το κόστος της μπαταρίας κατά τα δύο τρίτα, σε περίπου €33/kWh.
«Το θείο είναι φθηνό, έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, οπότε φαίνεται να είναι το κατάλληλο στοιχείο», είπε ο Ehmes. Ο Tony Harper, διευθυντής του Faraday Battery Challenge, του προγράμματος της βρετανικής κυβέρνησης που επενδύει στην προώθηση νέων τεχνολογιών μπαταριών, είπε ότι η αυτοκινητοβιομηχανία ανησυχεί όλο και περισσότερο για τις προμήθειες λιθίου, κοβαλτίου, μαγγανίου και νικελίου, επομένως οι νέες χημικές ουσίες είναι ζωτικής σημασίας.
Διαβάστε ακόμη:
HSBC: Γιατί προτείνουμε σύσταση «αγορά» σε Jumbo και ΟΠΑΠ (πίνακας + γράφημα)
Αίσιο τέλος για τα δύο ελληνικά δεξαμενόπλοια που βρίσκονταν υπό ομηρεία στο Ιράν (upd)