Промышленность могла бы сократить выбросы парниковых газов за счет создания циклической цепочки создания стоимости, в которой батареи повторно используются, ремонтируются или перерабатываются. Однако это требует масштабных межотраслевых усилий и координации.

Экономические барьеры

Исторические пики и волатильность цен, национальное регулирование и нехватка строительных материалов могут резко задержать строительство заводов.

Гармонизированные производственные стандарты и сильный упор на местную занятость и инклюзивный диалог могут смягчить некоторые из этих барьеров. Законодательство и инициативы по отслеживанию цепочки поставок также могут помочь улучшить практику поиска поставщиков.

Материалы

Материалы, используемые при производстве аккумуляторов, могут иметь решающее значение. Самый яркий пример — литий, на долю которого приходится две трети стоимости электромобиля.

Другие проблемы с сырьем включают природный графит, никель и фосфор. Хотя инфраструктура добычи этих металлов в целом хорошо развита, новые месторождения не открываются достаточно быстро, чтобы компенсировать старение рудников. В результате в ближайшие годы ожидается некоторая нехватка сырья.

Еще одна потенциальная проблема заключается в том, что операции могут иметь неблагоприятные последствия для местных сообществ из-за нарушений прав человека, включая детский и принудительный труд. Кобальт, например, включен Министерством труда в список товаров, производимых с помощью детского и/или принудительного труда.

Лучший способ справиться с этими рисками — стратегическое планирование и диверсификация цепочки поставок. McKinsey считает, что устойчивая глобальная цепочка создания стоимости аккумуляторов может быть построена вокруг региональных центров, которые покрывают более 90 процентов местного спроса на элементы питания и 80 процентов местного спроса на активные материалы.

Дизайн ячеек

Различные варианты конструкции элементов влияют на надежность, безопасность и производительность батареи. Корпус или сумка, внутренние изоляторы, разъемы, вентиляционные отверстия и материалы электродов оказывают значительное влияние. Не существует стандартного литий-ионного элемента: элементы, которые номинально выглядят одинаково, демонстрируют совершенно разное поведение и производительность.

Соль-электролит, используемая в литий-ионных батареях (LiPF6), разлагается с образованием токсичной плавиковой кислоты (HF) при смешивании с водой или воздействии влаги во время производства и сборки. Элементы производятся и собираются в «сухих помещениях» для предотвращения образования HF.

По мере роста мирового спроса на литий-ионные аккумуляторы устойчивость цепочки поставок становится все более важной. Этого можно достичь за счет вертикальной интеграции, локализованного управления цепочками поставок, стратегического партнерства и строгого планирования наращивания производства. Компании также могут помочь обеспечить устойчивое и инклюзивное социальное воздействие, поддерживая стандарты здравоохранения, безопасности, справедливой торговли, а также инициативы по экологическому и общественному развитию. Это включает в себя создание циклической цепочки создания стоимости, в которой использованные батареи можно ремонтировать, повторно использовать или перерабатывать.

Соединение ячеек

Большинство из Цепь литиевой батареи Модули в автомобиле состоят из параллельных соединений нескольких ячеек. Это повышает надежность системы за счет добавления резервных энергетических путей. Однако это создает дисбаланс тока между параллельными ветвями и увеличивает деградацию ячеек из-за неравномерного выделения тепла и изменения сопротивления между ячейками.

Это приводит к градиенту старения между отдельными параллельными ветвями, что снижает емкость батареи и создает угрозу безопасности, если самый высокий ток ветви превышает максимальный номинальный ток заряда/разряда элемента (см. рисунок 1c). Это может привести к перегреву ячейки до того, как сработают остальные устройства безопасности.

Чтобы преодолеть эту проблему, конструкция модуля должна обеспечивать безопасное разделение свариваемых ячеек без ущерба для процесса сварки или производительности. Этого можно добиться, спроектировав ячейки так, чтобы они имели две отдельные области соединения, которые разрезаются после процесса сварки. Полученные отдельные элементы затем можно использовать в новых аккумуляторных изделиях.

Упаковка

Как и большинство опасных грузов, литиевые батареи и оборудование с батарейным питанием требуют специальной упаковки для обеспечения их безопасности во время транспортировки. Эти особенности могут варьироваться в зависимости от способа транспортировки.

Например, доставка железнодорожным транспортом требует соблюдения другого набора конкретных правил перевозки опасных грузов. Эти правила подробно описаны в руководящих принципах железнодорожной перевозки опасных грузов (RID), которые в сочетании с руководящими принципами ADR, используемыми для автомобильных перевозок, фактически требуют аналогичной упаковки, процессов и средств защиты.

Этот тип упаковки защищает от коротких замыканий за счет использования непроводящей внутренней упаковки, которая полностью закрывает элементы и батареи и надежно помещается в прочную внешнюю упаковку. Эти упаковки также включают внутренние перегородки, предотвращающие перемещение, которое может привести к ослаблению крышек клемм, и они заклеены или закреплены, чтобы предотвратить смещение батареи во время транспортировки. Эти защитные меры помогают соответствовать требованиям UN3480 и другим директивам по опасным веществам.