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降低电池成本,他们从原材料的开采和提取入手

来源:汽车商业评论(朱琳)21年9月23日 20:36


欧洲汽车制造商正在与澳大利亚稀土勘探公司Arafura Resources Ltd.就从中国以外采购电动汽车所需的稀土元素进行谈判。中国在全球稀土供应中占据主导地位。

这家矿商正在澳大利亚北领地开发一个价值10亿澳元(约合人民币47亿元)的“诺兰”项目,该项目将满足全球稀土需求的10%。稀土用于制造电机的永磁体。至关重要的是,Arafura计划在其所在地附近处理矿石,确保直接监督其2001年收购的项目中有毒废料的处理。

“我们已与欧洲制造商接触,直接向他们供应原材料。”Arafura 的财务官彼得·谢灵顿(Peter Sherrington)在采访中表示,并补充称,他预计将在年底前达成协议,因谈判正朝着产量和价格两方面进展。关于可持续性和可追溯性的新规则“让汽车制造商意识到这一点的必要性。”

在向电动汽车转型的过程中,稀土正成为另一个令人担忧的因素。它们将需要大量锂、镍、钴等电池原材料,这促使宝马、大众和特斯拉等汽车制造商直接向矿商采购。

据彭博新能源资讯的数据,中国控制着三分之二的稀土开采和85%的稀土精炼。预计中国未来将把大部分生产用于国内。

此前,稀土元素在国防上的应用也很重要,但不断升温的紧张局势却使稀土元素成为政治棋子,促使中国开始从海外采购稀土元素。

2020年,美国国防部承诺为澳大利亚生产商Lynas Corp.提供资金,在得克萨斯州建立一家加工厂,初步成本估计为3000万美元。其他推进项目的公司包括Hastings Technology Metals Ltd.和Peak Resources Ltd.。

尽管包括宝马和通用汽车公司在内的汽车制造商都在努力减少稀土的用量(一辆汽车平均要消耗3公斤稀土),但转而使用替代材料往往会降低发动机的效率。特斯拉最初使用不需要磁铁的感应电机为其电动汽车提供动力,但随着Model 3的推出,特斯拉更换了设备。

杭州永磁集团有限公司的副总裁兼营销总裁贾颖燕说:“为了未来的供应安全,你需要自己生产。”该公司已经开发出可以根据价格在两种稀土元素之间切换的磁铁。“这种材料非常关键,但数量非常少。”

Arafura的谢灵顿说,德国一项关于供应链责任的新法律也引起了人们的兴趣。从2023年开始,企业将对其整个供应商网络的社会标准负责,包括废物产品,否则将面临罚款。

在欧洲,建立供应的努力也在进行中。目前,欧洲是电动汽车的头号市场,而且有望成为最大的电动汽车消费国。

欧盟2020年成立了欧洲原材料联盟(ERMA),以帮助确保关键原材料的充足供应,为世界上最雄心勃勃的应对气候变化计划提供燃料。在稀土方面,该联盟已确定在欧洲投资共计17亿欧元的14个项目。

ERMA首席执行官伯恩德·沙埃弗(Bernd Schaefer)说:“人们一直都能意识到这种依赖性,但只要有价格,就可以获得。现在,人们开始意识到,如果没有原材料,会带来巨大的成本。”

更环保的锂金属提取方法

除了原材料开采地的选择,稀土的开采方法也是降低成本的因素之一。美国的这家初创公司使用更为可持续的提取方式来提取电动汽车电池所需的锂金属。

众所周知,随着电动汽车成为热门,锂金属的价格也日益飙升,这是今天的经济挑战。但更长期的问题是,锂的开采可能会造成严重的环境后果。

要大量获取锂,要么需要从坚硬的岩石中开采,要么需要从地下卤水中蒸发,而地下卤水本质上是沙漠中的盐水池。

关注气候的硅谷工程师们正试图找到一种更可持续的方式来提取关键成分。

位于加州奥克兰市的创业公司Lilac Solutions正在完成一轮1.5亿美元的融资,该公司开发的一项技术,将大幅减少从大陆卤水中提取锂所需的土地和淡水面积。这轮融资由克里斯·萨卡(Chris Sacca)的Lowercarbon Capital和T. Rowe Price牵头。

Lilac首席执行官兼创始人戴夫·斯奈达克

Lilac首席执行官兼创始人戴夫·斯奈达克(Dave Snydacker)说,他的公司已经证明了从一英亩大小的系统中提取锂的能力,相当于用传统方法从一英亩带有蒸发池的设施中提取的锂量。

作为蒸发技术的替代品,这个35人的创业公司开发了一种名为离子交换珠(ion-exchange beads)的材料,用于提取锂。这些珠子在肉眼看来像一毫米的白色颗粒,由坚硬但多孔的坚固陶瓷材料制成。

该公司将珠子装载到卤水资源所在的大储罐中。当盐水流过储罐时,这些小珠子吸收了锂,同时排除了水中的污染物,如钠、镁、钙和硼。该系统用盐酸冲洗小球,生成氯化锂,然后将其转化为锂的粉末形式,这正是汽车制造商生产电池所需要的。

“我们认为,如果没有这样的技术,加州、纽约或拜登总统都无法实现他们的电动汽车目标。”Lowercarbon的合伙人克莱·杜马斯(Clay Dumas)说。

杜马斯表示,他的公司对Lilac的投资超过了他们所支持的任何其他公司,他认为该技术可能是解决美国供应链问题的核心,而供应链问题可能会阻碍美国的竞争力。

Lilac的离子交换珠在需要更换之前可以重复使用数百次。然后,公司将它们送回工厂,将其熔化,重新制造成新的珠子。

“很多人都尝试过这样做,”斯奈达克说。“但Lilac首次开发出了一种具有正确化学特性的珠子,用于商业锂生产。”

有了这笔资金,该公司计划在2022年将员工人数增加一倍。该公司还将在阿根廷和智利开发锂试点项目,以补充美国的试点项目,并将继续向电池和汽车制造商提供锂样品。

一个Lilac Solutions的锂提取试验工厂正在装载,准备运往一个现场。

Prime Impact基金的董事总经理马修·诺丹(Matthew Nordan)表示,除了比其他锂提取方法使用更少的水和更多的可再生能源外,Lilac的系统还缓解了盐的浪费问题,满足了对速度的需求。

作为Lilac董事会成员的诺丹说:“如果你看看我们今天是如何生产电池用锂的,你会发现,很多锂都是在上帝认为合适的地方生产的。”

“公司挖管道,从地下泵出大量的水,最终形成粘性的浆料,然后用卡车运走。他们留下了大量的盐,每次下雨,盐就会顺着山谷流进农田。”他说。

他表示,Lilac从大陆卤水中抽出所有尚未使用过的东西,并把它们放回原来的地方。诺丹补充说,如果锂产量不增加,汽车行业将面临成本急剧上升。

基准矿物情报公司预测,2025年锂将短缺18.9万吨。2015年整个锂市场规模约为17.7万吨。

基准矿物情报公司的西蒙·穆尔斯(Simon Moores)在一封电子邮件中表示:“这是一个很好的例子,表明锂需求正在迅速而持续地发展。它正以其他大宗商品从未经历过的速度成为主流。这一切都是由锂离子驱动的电动汽车革命推动的。”

根据基准矿物情报的数据,锂离子电池占汽车锂离子电池成本的5%。

穆尔斯称,如果汽车制造商不能控制住原材料,“未来几年,他们的电池成本可能会上升,而20年来电池价格一直在下降。”

Lilac的本轮融资还包括其他新老投资者,如The Engine、Breakthrough Energy Ventures和特斯拉的早期支持者Valor Equity Partners等。