Průmysl by mohl snížit emise skleníkových plynů podporou kruhového hodnotového řetězce, ve kterém se baterie znovu používají, opravují nebo recyklují. To však vyžaduje obrovské úsilí a koordinaci napříč odvětvími.

Ekonomické bariéry

Historické cenové špičky a nestálost, národní předpisy a nedostatek stavebního materiálu mohou výrazně zpozdit výstavbu továren.

Některé z těchto překážek mohou zmírnit harmonizované výrobní normy a silný důraz na místní zaměstnanost a inkluzivní dialogy. Legislativa a iniciativy pro sledovatelnost dodavatelského řetězce mohou také pomoci zlepšit postupy získávání zdrojů.

Materiály

Materiály používané při výrobě baterií mohou být kritické. Nejvýraznějším příkladem je lithium, které tvoří dvě třetiny nákladů na elektromobil.

Dalšími surovinami jsou přírodní grafit, nikl a fosfor. I když je těžební infrastruktura pro tyto kovy obecně dobře zavedena, nová ložiska nejsou objevována dostatečně rychle, aby vyrovnala stárnoucí doly. V důsledku toho se v následujících letech očekává určitý nedostatek surovin.

Další potenciální obavou je, že operace mohou mít nepříznivý dopad na místní komunity prostřednictvím porušování lidských práv, včetně dětské a nucené práce. Kobalt je například na seznamu komodit produkovaných dětskou a/nebo nucenou prací ministerstva práce.

Nejlepším způsobem, jak tato rizika řešit, je strategické plánování a diverzifikace dodavatelského řetězce. McKinsey věří, že kolem regionálních center, která pokrývají více než 90 procent místní poptávky po buňkách a 80 procent místní poptávky po aktivním materiálu, lze vybudovat odolný globální hodnotový řetězec baterií.

Návrh buňky

Spolehlivost, bezpečnost a výkon baterie ovlivňují různé možnosti konstrukce článků. Pouzdro nebo pouzdro, vnitřní izolátory, sběrače, ventilační otvory a materiály elektrod, to vše má významný vliv. Neexistuje nic takového jako standardní lithium-iontový článek, přičemž články, které se nominálně zdají stejné, vykazují výrazně odlišné chování a výkon.

Sůl elektrolytu používaná v lithium-iontových bateriích (LiPF6) se rozkládá za vzniku toxické kyseliny fluorovodíkové (HF), pokud je smíchána s vodou nebo vystavena vlhkosti během výroby a montáže. Články jsou vyráběny a montovány v "suchých místnostech", aby se zabránilo tvorbě HF.

Jak se celosvětová poptávka po Li-ion bateriích zvyšuje, odolnost dodavatelského řetězce se stává stále důležitější. Toho lze dosáhnout pomocí vertikální integrace, lokalizovaného řízení dodavatelského řetězce, strategických partnerství a přísného plánování náběhů výroby. Společnosti mohou také pomoci vytvořit udržitelný a inkluzivní sociální dopad podporou zdraví, bezpečnosti, standardů spravedlivého obchodu a iniciativ v oblasti životního prostředí a komunitního rozvoje. To zahrnuje vytvoření kruhového hodnotového řetězce, ve kterém lze použité baterie opravit, znovu použít nebo recyklovat.

Spojovací buňky

Většina Řetěz Li-baterie moduly ve vozidle jsou postaveny s paralelním připojením více článků. To zvyšuje spolehlivost systému přidáním redundantních energetických cest. Vytváří však proudovou nerovnováhu mezi paralelními větvemi a zvyšuje degradaci buněk v důsledku nestejného vytváření tepla a kolísání odporu mezi buňkami.

To vede ke gradientu stárnutí mezi jednotlivými paralelními větvemi, což snižuje kapacitu baterie a představuje bezpečnostní riziko, pokud nejvyšší proud větve překročí maximální jmenovitý nabíjecí/vybíjecí proud článku (viz obrázek 1c). To může způsobit přehřátí článku dříve, než se aktivují ostatní bezpečnostní zařízení.

K překonání tohoto problému musí konstrukce modulu umožňovat bezpečné oddělení svařovaných buněk, aniž by došlo ke snížení svařovacího procesu nebo výkonu. Toho lze dosáhnout navržením článků tak, aby měly dvě samostatné spojovací oblasti, které se po procesu svařování odříznou. Výsledné jednotlivé články pak mohou být použity v nových bateriových produktech.

Obal

Stejně jako u většiny nebezpečných věcí vyžadují lithiové baterie a bateriově napájená zařízení specifické balení, aby byla zajištěna jejich bezpečnost během přepravy. Tato specifika se mohou lišit v závislosti na způsobu dopravy.

Například přeprava vlakem vyžaduje splnění jiného souboru specifických pokynů pro přepravu nebezpečného zboží. Tyto předpisy jsou podrobně popsány v pokynech pro přepravu nebezpečného zboží po železnici (RID), které v kombinaci se směrnicemi ADR používanými pro silniční přepravu účinně vyžadují podobné balení, procesy a ochranu.

Tento typ obalu chrání před zkraty použitím nevodivých vnitřních obalů, které zcela obklopují články a baterie a jsou bezpečně umístěny v pevných vnějších obalech. Tyto obaly také obsahují vnitřní přepážky, které zabraňují pohybu, který by mohl uvolnit krytky svorek, a jsou přelepeny páskou nebo zajištěny, aby se zabránilo posunutí baterie během přepravy. Tato ochranná opatření pomáhají dodržovat UN3480 a další směrnice o nebezpečných látkách.