Minnkað framboð á þessum mjög þörf hráefnum, ásamt vaxandi áhyggjum af geopólitískum og stundum orðsporsáhættu sem fylgir því að fá þau frá námum í löndum sem standa frammi fyrir félags-og efnahagslegum og umhverfislegum áskorunum, er að knýja leitina að rafhlöðu efnafræðilegum rafhlöðu.
Þrátt fyrir að litíum sé víða fáanlegt í jarðskorpunni, hefur nýleg alþjóðleg ýta til almennra rafgeymis rafknúinna ökutækis (BEV) valdið því að eftirspurn eftir þessu hráefni hefur aukist og verð hefur aukist veldishraða. Árið 2015 var aðeins 30% af litíum eftirspurn eftir rafhlöðum, en árið 2030 er búist við að þetta hafi aukist í 95%.
Skýrsla sem gefin var út nýlega af Advanced Propulsion Center í Bretlandi hefur komist að þeirri niðurstöðu að hóflegur alþjóðlegur litíumhalli sé líklega árið 2025, sem verulega aukast árið 2030. Ef núverandi jarðsprengjur geta ekki uppfyllt alþjóðlega eftirspurn, þá geta rafhlöðuframleiðendur ekki geta fengið litíum Þeir þurfa, hugsanlega stöðva BEV framleiðslu og koma í veg fyrir að nettó-núlllosunarmarkmið verði uppfyllt. Að búa til nýjar jarðsprengjur er valkostur, en þetta myndi taka mörg ár.
Uppspretta litíum er ekki eina vandamálið, nikkel og kóbalt eru einnig skortir. Málefni í kringum þá vinnubrögð sem notuð eru til að vinna úr þessum tilteknu steinefnum eru einnig mikilvæg íhugun fyrir bílaframleiðendur. Tesla hefur nýlega sett fram stefnu sína um að fá steinefni beint frá námum í tilboði um að tryggja birgðir og fylgjast vel með gæðum og siðferðilegum stöðlum.
Í kapphlaupi til að koma í veg fyrir framboðskreppu á leið til rafvæðingar eru bílaframleiðendur að kanna möguleika á öðrum efnafræðilegum rafhlöðu. Tesla notar litíum járnfosfat (LFP) rafhlöður fyrir líkan 3 og önnur staðalsvið. Þó að LFP rafhlöður hafi minni orkuþéttleika, eru hleðslu- og öryggiseinkenni betri en hliðstæða þeirra nikkel og njóta góðs af lengri líftíma.
Önnur efnafræðileg rafhlöðu sem nú er í þróun eru grafen rafhlöður, sem gætu komið í stað þörf fyrir litíumjónarafhlöður í framtíðinni. Fyrir rafhlöðuframleiðendur hefur grafen nokkra kosti yfir núverandi litíumjónarefnafræði, þar með talið hraðari hleðslutíma, meiri mótstöðu gegn sliti, bætt öryggi og lengri líftíma. Helsti ókosturinn sem stendur er kostnaður, þó að það gæti dregið úr í framtíðinni. Kínverski bílaframleiðandinn, GAC, var fyrst að markaðssetja með grafen rafhlöðu í allri rafknúnu jeppa sínum, Aion V, sem fór í framleiðslu á síðasta ári.
Rafhlöður á öllum fastum ástandi (ASSBS) eru einnig í brennidepli í mikilli nýsköpunarstarfsemi og umsóknarstarfsemi einkaleyfis er mikil. Þessu svæði R & D hefur verið lýst sem „heilögum gral“ fyrir framleiðendur EV rafhlöðu, að minnsta kosti til skamms tíma, vegna möguleika þess að tvöfalda orkuþéttleika venjulegs litíumjónarafhlöðu. Tæknin felur í sér að skipta um fljótandi salta með fastri salta, sem þó að þyngri gæti aukið afköst rafhlöðunnar og það sem skiptir máli fyrir ökumanninn, aukið aksturssvið.
Litíumjónaraðili einkaleyfi sem skráir risa eins og Samsung, Panasonic, LG og Toyota eru virkir á þessu sviði og má búast við að þeir haldi áfram að koma nýsköpun í traustri stöðu áfram. Toyota virðist sérstaklega vera að taka til fastrar tækni og var ábyrgur fyrir því að leggja fram um það bil 15% allra einkaleyfisumsókna sem varða traust ríkisins á evrópska einkaleyfastofunni (EPO) á tímabilinu 2014 - 2018. Almenn framleiðsla Assbs er talin vera Aðeins nokkur ár í burtu og flestir farartæki framleiðendur eru nú þegar að vinna með Tech Partners að því að þróa þessa tækni.
Þrátt fyrir að það sé enn að markaðssetja er annar hlaupari í keppninni að koma í veg fyrir EV rafhlöðukreppu kreppu natríumjónartækni. Þrátt fyrir að vera svipaðir í smíði og litíumjónarafhlöður eru natríumjónarafhlöður hugsanlega vistvænni þar sem þær nota aðallega natríum-klóríð, sem er mikið í hafinu, og er tiltölulega auðvelt að fá aðgang að. Ólíkt litíumjónarafhlöðum eru þær ekki treyst á nikkel, kóbalt og mangan og nota þess í stað víðtækt efni eins og Prússneska blá, ferrocyanide salt sem oftast er notað sem litarefni í málningu. Tech Company, Natron, hefur þróað fjölda leiðandi natríumjónar rafhlöðutækni og er ætlað að hefja fjöldaframleiðslu á atvinnuvöru sinni árið 2023.
Hlaupið til EVS er stærsta og hröðasta breytingin sem bílaiðnaðurinn hefur séð og stig nýsköpunarstarfsemi sem miðuð er við að finna ný rafhlöðu efnafræðinga er fordæmalaus.
Gögn sem gefin eru út af EPO staðfesta að einkaleyfi vegna uppfinninga sem ekki eru lithium-jón vaxandi aukast stöðugt. Enn er óljóst hvaða tækni verður ráðandi í framtíðinni, en líklegt er að sigurvegarinn sé sá sem er fær um að koma í veg fyrir framboðskreppu meðan hann skilar sjálfbærari lausn sem gefur ökumönnum þann árangur sem þeir búast við.
Ben Palmer er félagi og einkaleyfislögmaður hjá evrópsku hugverkafyrirtækinu, Withers & Rogers. Hann hefur sérfræðiþekkingu á rafhlöðutækni og EV iðnaði.
