Nikkelreductie in EV-batterijen met NCM 217-kathode

Tegenwoordig worden de meeste elektrische auto's aangedreven door batterijen met NCM-kathoden, waarvan de grondstoffen naast lithium ook nikkel, kobalt en mangaan zijn.

Zoals u waarschijnlijk al weet, is het doel de afgelopen jaren geweest om het gebruik van kobalt, dat zeldzaam en duur is, te verminderen. Nikkel wordt gebruikt om kobalt te vervangen, waardoor meer energierijke en goedkopere batterijen mogelijk zijn.

  • NCM 111 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 1:1:1
  • NCM 424 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 4:2:4
  • NCM 523 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 5:2:3
  • NCM 622 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 6:2:2
  • NCM 712 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 7:1:2
  • NCM 811 :kathode met een Ni:Co:Mn compositieverhouding van 8:1:1

De volgende belangrijke fase in de ontwikkeling van NCM-batterijen is echter het vervangen van nikkel door veel overvloediger en goedkoper mangaan.

Laten we, om een ​​idee te hebben, de gemiddelde marktprijs van deze grondstoffen per ton bekijken.

  • Kobalt :27.000 EUR/t
  • Nikkel :11.000 EUR/t
  • Mangaan :2.000 EUR/t

Zoals je kunt zien, is het gebruik van mangaan veel logischer en daarom verwacht BASF, 's werelds grootste chemieproducent, al dit jaar te beginnen met de productie van actieve kathodematerialen voor NCM 217-batterijen met een hoog mangaangehalte.

NCM-productoverzicht door BASF op 4 november 2014

Met NCM 217-batterijen zullen de kWh-kosten voor kopers van grote hoeveelheden (autofabrikanten) naar verwachting lager zijn dan 80 euro, wat vergelijkbaar is met de opkomende kobaltvrije LFMP-batterijen. De volumetrische energiedichtheid van NCM 217-batterijen zal echter veel hoger zijn (900-1.000 in plaats van 410-450 Wh/L).

De NCM 622-batterij van de Hyundai Kona Electric heeft bijvoorbeeld een totale capaciteit van 67,5 kWh en is gemaakt met LGX E63-batterijcellen met een volumetrische energiedichtheid van 500 Wh/L. Dit betekent dat we met NCM 217 cellen (1.000 Wh/L) de batterijcapaciteit konden verdubbelen tot 135 kWh en hetzelfde volume konden behouden. Het zou voldoende zijn om de Hyundai Kona Electric een WLTP-bereik van meer dan 900 km (559 mijl) te geven…

Roadmap voor batterij-evolutie door Roland Berger

Hoe dan ook, hoewel de kathode-actieve materialen mogelijk al dit jaar beschikbaar zijn, betekent dit niet dat fabrikanten van batterijcellen ze onmiddellijk voor massaproductie zullen gebruiken. Voor massaproductie van EV-batterijen zijn uitgebreide tests nodig. Verwacht daarom dat fase 1 (kobaltreductie) wordt afgerond met de introductie van NCMA-kathoden in 2021/2022 en de start van fase 2 (nikkelreductie) met NCM 217-kathoden een of twee jaar later.

Als we echt willen weten waar NCM-batterijen naartoe gaan, moeten we overwegen wat 's werelds grootste chemische producent doet, in plaats van te vertrouwen op constante persberichten met beweringen die te mooi zijn om waar te zijn van waarschijnlijke oplichters die investeerders proberen te lokken.