Costos, fabricación y materiales de la batería de iones de litio

Se espera que la tecnología de baterías de iones de litio sea la tecnología de salto para la electrificación del tren motriz y proporcione soluciones de almacenamiento estacionario para que las fuentes de energía renovables se puedan utilizar de manera efectiva. Para aplicaciones de baja potencia, como electrónica de consumo y herramientas eléctricas, la tecnología ya se ha utilizado. Una amplia investigación y desarrollo ha mejorado la tecnología hasta un punto en el que es probable que pronto se utilicen baterías de iones de litio seguras y confiables a bordo de vehículos eléctricos y eléctricos híbridos y se conecten a celdas solares y molinos de viento. La seguridad de la tecnología sigue siendo un problema, sin embargo, la vida útil aún no es adecuada y los costos de las baterías de iones de litio son demasiado altos. De alguna manera, este artículo resume el estado del arte de la tecnología de baterías de iones de litio para no expertos. Aquí se enumeran los materiales y el almacenamiento de la batería y se resumen los costos asociados. Este artículo también promoverá una comprensión integral de los materiales y la fabricación y la necesidad de abordar los obstáculos restantes para el lanzamiento exitoso en el mercado de las baterías de iones de litio.

¿Cuánto cuesta una batería de iones de litio?

El costo de la batería de iones de litio varía de un fabricante a otro. Sin embargo, el costo estimado de una batería de iones de litio para teléfonos inteligentes varía de $ 2 a $ 4, lo que no solo depende de su capacidad, sino también de otros atributos del diseño de la batería, es decir, representa alrededor del 1 al 2 por ciento del costo total del dispositivo móvil. Por el contrario, el costo de la batería de iones de litio de un vehículo eléctrico varía de $ 7,000 a $ 20,000, lo que lo convierte en, con mucho, el artículo más caro en el costo del vehículo. Considerando que, las especificaciones del paquete de baterías para los HEV (vehículos eléctricos híbridos) son de $ 500 a $ 800 para los paquetes de baterías HEV y de $ 1,700 a $ 3,400 para los paquetes de baterías PHEV, lo cual es bastante caro pero valioso.

¿Cuánto cuesta fabricar una batería de iones de litio?

El procesamiento o fabricación de la batería de iones de litio es muy difícil de separar del costo de los materiales y, por lo tanto, se incluye en el costo de los materiales. Por lo tanto, el costo de procesamiento de materiales de diferentes materiales cambia drásticamente y, por lo tanto, se puede llamar específico del material. Sin embargo, los nuevos métodos de fabricación pueden reducir el alto costo actual de las materias primas y hacerlo accesible.

El costo total para fabricar una batería de iones de litio, incluido todo el material, fabricación y mano de obra, es de aproximadamente $ 17000 para el vehículo, sin embargo, para los teléfonos inteligentes es bastante menor pero sigue siendo caro.

¿Cuánto cuestan los materiales de las baterías de iones de litio?

Las especificaciones y precios de las materias primas se basan en un método L. Gaines, R. Cuenza. La batería de iones de litio que consta de 18 mm de ancho y 65 mm de largo se requiere una celda cilíndrica regular con una masa total de aproximadamente 40 g (incluido el contenido inactivo y el embalaje) y un tamaño de aproximadamente 1,35 Ah.

Aunque la estructura de costos de producción de baterías generalmente se clasifica solo para los fabricantes de baterías y sus grandes clientes, es por eso que solo hay información suficiente de diferentes estudios y análisis de mercado para proporcionar información sobre los componentes que componen la cifra de costo total. El costo del material es, con mucho, el mayor contribuyente, que representa aproximadamente el 60% del costo total. Con las baterías de iones de litio fabricadas con cátodos de óxido de litio-cobalto (LCO) o cátodos de níquel-cobalto-aluminio (NCA) que se utilizan en Tesla, el costo del cobalto crudo es un componente importante, actualmente con un precio de $ 10,88 por libra. Las baterías contienen electrodos y el electrolito que es el químico responsable de la reacción dentro de la batería es bastante caro de comprar ya que el metal de litio es caro y está disponible principalmente en Chile y China, por lo que el costo de importar metal de litio también está incluido en él. .

Sin embargo, las tecnologías modernas se están enfocando en reducir el precio de las baterías de iones de litio al inventar otras formas diferentes de baterías de litio que son más seguras de usar y económicas.

Costos de mano de obra y ventas

La mano de obra es un componente comparativamente pequeño del costo total: la producción de baterías combina una automatización sustancial en países de bajo costo, particularmente China. No obstante, los costos operativos son mucho más altos en un 30%, incluida la depreciación del capital, los costos de energía, I + D, marketing y administración ... etc.

El desarrollo de vanguardia de una batería de iones de litio de celda cilíndrica en una línea de producción implica mezclar y moler, calandrar y cortar, cortar, enrollar, sellar, ensamblar e inspeccionar automáticamente seguidos de cribado, ciclo y empaque. Esto requiere una fuerza laboral total de 76 a 104 personas trabajando en dos líneas en dos turnos para generar 100,000 unidades por año lo que aporta una gran cantidad para servir en esta fuerza laboral que trabaja en la fabricación de baterías de iones de litio.

Coste total

El costo total de la celda de la batería de iones de litio es de aproximadamente $ 1.70 para teléfonos inteligentes, mientras que el escalado de la batería da como resultado $ 1,700 (el doble del precio objetivo). Todavía no hay un objetivo fijo de costo de batería para EV. No obstante, se podría derivar una estimación muy incierta de $ 17,000 por batería con base en este cálculo.

El cálculo indica que se necesita un esfuerzo considerable para lograr los objetivos con el fin de reducir el costo de producción y el producto en sí que es una batería de iones de litio.

Conclusión

No hay duda de que, debido a la eficiencia electroquímica de las baterías, la capacidad teórica y la densidad de energía, las químicas de las celdas de iones de litio brindan algunas de las mejores opciones para el almacenamiento de energía eléctrica para aplicaciones de alta potencia y alta energía, como el transporte y el almacenamiento estacionario. En los campos de la producción, el almacenamiento y la fabricación de productos, es evidente que existen necesidades de trabajo. Sin embargo, es casi imposible separar los costos de las materias primas de los costos de procesamiento del material porque nunca usamos materias primas puras en el proceso; En su lugar, utilizamos compuestos de materiales que son adecuados para su uso y son los menos costosos en la fabricación. Por lo tanto, es necesario minimizar los costos de inversión y los costos de producción para que sean factibles para aplicaciones de batería. Además, incluso se procesan materias primas y compuestos de materiales. Por lo tanto, es necesario desarrollar nuevos métodos de procesamiento de bajo costo para estos materiales y compuestos con el fin de minimizar la "materia prima" y el costo total de las baterías de iones de litio.