MIT izrāvienu akumulatora tehnoloģija atklāja: kā retzemju lietošanas samazinājums par 60% mainīs jauno enerģijas nozares ainavu?

[2025. gada 7. marts, Bostona] Globālā jaunā enerģijas nozare notiek vēsturisks tehnoloģiskais lēciens. Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) Materiālu laboratorijas izrāviena akumulatoru tehnoloģija, izmantojot novatorisku div jonu elektrolītu šķīdumu, ievērojami samazina retzemju elementu izmantošanu, vienlaikus sasniedzot veiktspējas lēcienu, kas var pārveidot rūpniecisko ainavu elektrisko transportlīdzekļu un enerģijas uzglabāšanas laukos. Šis tehnoloģiskais izrāviens ne tikai skar enerģijas pārveidošanas sāpju punktus saskaņā ar "dubultā oglekļa" mērķi, bet arī dziļi ietekmē galveno komponentu, piemēram, vara kopnes, piegādes ķēdi.

 

 

 

Jaunā globālā enerģijas transportlīdzekļu rūpniecība šobrīd saskaras ar smagiem retzemju piegādes ķēdes riskiem. Saskaņā ar jaunākajiem Starptautiskās enerģētikas aģentūras (IEA) datiem katrs standarta elektriskais transportlīdzekļa piedziņas motors patērē 2. 8-3. 5 kg retzemju elementu, starp kuriem neodīma dzelzs bora pastāvīgie magnēta materiāli ieņem svarīgu pozīciju galvenajās komponentos, piemēram, ar alvu pārklāti izolēti autobusu stieņi. Tomēr 70% pasaules retzemju apstrādes spējas ir koncentrētas Ķīnā, un piegādes nenoteiktība, ko izraisa ģeopolitiskās svārstības, ir piespiedusi autoražotājus paātrināt tehnoloģiskos sasniegumus.

 

Dr Elena Rodriguez, MIT materiālu laboratorijas vadītāja, norādīja: "Esošā pastāvīgā magnēta motora tehnoloģija ir sasniegusi retzemju atkarības griestus." Tradicionālās trīskāršās litija baterijās retzemju elementi veido pat 12,3%, un Tesla un citi automašīnu uzņēmumi ir aprēķinājuši, ka par katriem retzemju lietošanas samazināšanai par 10% viena transportlīdzekļa izmaksas var samazināt par 120 USD. Aiz šiem datiem ir nepieciešamība pēc jauninājumiem galveno vadītspējīgo komponentu, piemēram, niķeļa pārklājumu autobusu joslu, materiālu sistēmā.

 

Jaunākie pētījumi, ko MIT komanda publicēja žurnālā Nature Energy, liecina, ka jaunais lantanīda leģētais elektrolīts, ko tā izstrādāja, ir veiksmīgi samazinājis reto zemju īpatsvaru līdz 4,7%. Šis izrāviens tika panākts ar trim jauninājumiem:

 

1. Nanostruktūras jaunievedumi:Trīsdimensiju porainas elektrodu konstrukcija palielina enerģijas blīvumu līdz 320W/kg, kas ir par 18% augstāks nekā tradicionālajām baterijām, vienlaikus samazinot kontakta pretestību starp vara zemējuma kopni un elektrodu.

2. Elektrolītu revolūcija:Jaunā divkāršā jonu sistēma joprojām uztur 91% jaudu ekstrēmā vidē -30 grādos, risinot cietvielu bateriju zemas temperatūras veiktspējas nepilnības un nodrošinot jaunu ceļu laminētas bandbaru dzesēšanas sistēmas optimizēšanai.

3. Izmaksu kontrole:Paredzamās masu ražošanas izmaksas ir USD 98/kWh, kas ir par 12,5% zemākas nekā 4680 baterijām, galvenokārt sakarā ar retzemju izmantošanas samazināšanos un busbaru ražošanas procesa vienkāršošanu.

 

 

Ar nozares pieprasījuma pieaugumu pēc "retzemju noņemšanas" tehnoloģiju maršruta konkurence ir kļuvusi sīva 2024. gadā (datu avots: BNEF 2024Q1 ziņojums):

 

Tehniskie rādītāji	MIT jauns akumulators	Tradicionālais trīskāršais litija akumulators	Cieta stāvokļa akumulators	Nātrija jonu akumulators
Retzemju atkarība	4.7%	12.3%	0%	0%
Enerģijas blīvums (WH/kg)	320	270	400 (laboratorija)	160
Masveida ražošanas izmaksas (USD/kWh)	98 (aprēķināts)	112	280+	77
Masu ražošanas progress	2026. gada izmēģinājuma ražošana	Briedums	2028. gada plānošana	Komerciāla lietošana 2024. gadā
Busbar adaptācijas grūtības	Zems	Vidējs	Augsts	Zems

 

 

1. Retzemju piegādes ķēdes pārkārtošana
Ja MIT tehnoloģija ir pilnībā ieviesta, ir sagaidāms, ka globālais gada pieprasījums pēc disprozija un terbija samazināsies par 12, 000 tonnām (ekvivalents 37% no izlaides 2023. gadā). To ietekmē, retzemju milžu, piemēram, Luoyang Molibdēna un Lynas, akciju cenas tajā pašā dienā svārstījās par vairāk nekā 5%, un uzņēmumi, kas koncentrējas uz retu zemi, bez zemesPVC iegremdēšana izolēta kopneTehnoloģija ieviesa jaunas iespējas.

 

2. Izmaksu un veiktspējas līdzsvarošana
Tesla piegādes ķēdes direktors atklāja, ka MIT risinājums samazina sistēmas izmaksas par 12,5%, saglabājot augstas enerģijas blīvumu, optimizējot epoksīda pulvera pārklājuma izolēto kopņu un elektrodu integrēto dizainu. Šī priekšrocība padara to konkurētspējīgāku transportlīdzekļu tirgū vidū un augstumā.

 

3. Vides aizsardzība un pārstrādes izaicinājumi
Starptautiskā tīrā transporta padome brīdina, ka fluora satura palielināšanās jaunos elektrolītos var radīt pārstrādes problēmas tādiem komponentiem kāPE siltuma saraušanās caurule izolētas kopnesApvidū MIT komanda ir sākusi slēgta cikla pārstrādes tehnoloģijas izpēti un attīstību, kuras mērķis ir palielināt elektrolītu atjaunošanās ātrumu līdz vairāk nekā 95%.

 

5. Jauns kopņu tehnoloģijas kaujas lauks
Izmantojot akumulatora tehnoloģijas iterāciju, kopne kā galvenā sastāvdaļa, kas savieno akumulatoru un motoru, maina materiāla sistēmu. Sakarā ar vadītspējas ierobežojumu tradicionālā vara bāzes kopne tiek pakāpeniski aizstāta ar novatoriskiem risinājumiem, piemēram, grafēna kompozītmateriālu kopni un retu zemi, kas nesatur sakausējumu kopni. MIT tehnoloģijas izrāviens ir paātrinājis nozares ieguldījumus retu zemes kopienu pētniecībā un attīstībā, un ir paredzams, ka ar to saistītās patentu lietojumprogrammas palielināsies par 300% 2026. gadā.

 

MIT izrāvienu tehnoloģija ir ne tikai pagrieziena punkts akumulatora laukā, bet arī galvenais pagrieziena punkts jaunās enerģijas nozares "de-ret retuma". Tā kā paralēli attīstās tādas tehnoloģijas kā cietā stāvokļa baterijas un nātrija jonu baterijas, tādu komponentu, piemēram, vara pīta elastīgo savienotāju, tehnoloģisko inovācija kļūs par jaunu nozares konkurences uzmanības centrā. Šī tehnoloģiskā revolūcija 21. gadsimtā no jauna definē enerģijas ekonomikas ainavu.