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0f4b778cff6f5b797cf4c12592041fd0 特斯拉(Tesla)推出 Powerwall 、PowerPack 兩款鋰電池能源儲存裝置首周預售訂單總額突破 8 億美元, 掀起一陣能源儲存熱潮,過去產業界從未有人擔心過鋰原料不足,但隨著特斯拉 Gigafactory 規模量產逐漸成形,以及其他企業跟進鋰電池,在電動車與能源儲存兩大應用需求下,產業界開始有未雨綢繆的聲音:鋰原料是否足以支撐未來產能?不過,澳洲企 業 Cobre Montana 的新開採技術或許可解除此一疑慮。

回顧 2011 年時,在能源儲存協會大會上,還有創投對鋰電池嗤之以鼻,認為是不可能大規模設置的「玩具」,如今光是特斯拉本身的鋰電池及能源儲存產品就帶動不少應用,客戶包括電力公司如 Oncor 與南加州愛迪生(Southern California Edison)、雲端服務巨人亞馬遜網路服務(Amazon Web Services)、需求反應服務商 EnerNOC,以及全美最大電網能源儲存計畫開發商  AES Energy Storage。除了大企業客戶,連同新創事業也磨刀霍霍,由於 PowerPack 以充放電循環 5,000 次計算,經過 PowerPack 儲能後每度電所增加的成本約僅為 0.05 美元,新創事業「先進微電網解決方案」(Advanced Microgrid Solutions)就計劃買進總儲能容量 50 萬度的特斯拉 PowerPack 儲能系統,提供電網穩定服務

在特斯拉推波助瀾下,鋰電池成為能源儲存主流電池技術的趨勢越來越明顯,如奇異(GE)拋棄了自家的獨拉松電池,改投鋰電池懷抱賓士製造商戴姆勒(Daimler AG )也宣布要推出鋰電池能源儲存產品,進入電網能源儲存市場。在澳洲,能源儲存市場蠢蠢欲動,一方面因為近年來澳洲的太陽能滲透率快速提升,開啟能源儲存需求,一方面澳洲人傳統上對電網不信任,渴望有自有能源,而在鋰電池能源儲存價格持續下降下,業界認為澳洲能源儲存市場可望飛躍式成長,澳洲電力公司計劃親自推出能源儲存產品,即使這樣做會傷害售電營收也在所不惜,因為「我們不做,別人也會做」。而特斯拉在鋰電池上的合作夥伴,也是數家澳洲電力公司的能源儲存產品的鋰電池供應商 Panasonic,計劃將同樣的合作模式推展到歐洲,自德國開始發展。

而這些快速發展,也讓人開始注意到過去不認為是問題的鋰原料供應問題,特斯拉本身預期其鋰電池工廠產能全開的狀況下,2020 年將消耗 8,000 公噸的鋰原料,而若電動車與能源儲存市場如樂觀的預期一飛沖天,至 2040 年,全球有可能一年需要 80 萬噸的鋰原料才能滿足產業總體需求。

美國地理調查於 2015 年初估計,全球鋰資源約為 3,950 萬公噸,而具備商業開採價值的鋰儲備量則僅為 1,351.9 萬公噸,在目前的產業狀況下,這樣的鋰資源可用上超過 300 年不成問題,但若是需求爆炸性成長,在一年 80 萬噸的情況下,不到 17 年就會用盡。

 

冶金法可將礦物廢料變成鋰原料

那麼,我們是否該擔心人類未來過度依賴鋰電池,終有一天會因為鋰用盡而陷入能源危機?或許不必太杞人憂天,因為 2040 年還很遠,屆時可能已經有替代產品,就算沒有替代產品,鋰電池也可回收再製,而創新採礦技術也可望徹底解決鋰不足的問題。

提煉鋰礦需要高溫淋溶,是相當耗費能源的過程,因此只有選用氧化鋰含量較高的礦石,才有開採價值,包括鋰輝石、透鋰長石等,即使使用氧化鋰含量 6% 的礦石,每噸生產成本仍可能高達 3,000 到 5,000 美元,因此,過去若是礦石氧化鋰含量低於 5%,就毫無開採價值。鋰在大自然中含量其實相當豐富,光是海水中就高達 2,300 億噸,只是高含量的優質礦石相當稀少。

澳洲礦業公司 Cobre Montana 提出改以濕法冶金學提煉的想法,將礦石磨碎後,於攝氏 90 度下加入硫酸,溶出礦石中所有的金屬,過程中產生二氧化硫,可再導回系統中與水結合重新產生硫酸,而溶化的金屬除了鋰,還會包括鎂、鋁、銣、鍶、鎵等金屬,可另外出售,還有大量的硫酸鉀,可做為肥料,出售所得可回收 2 成的成本,而整個冶金過程所需能量都由硫氧化而來,無須額外能源,硫佔了冶金過程 3 成的成本,而硫是石油開採的副產品,相當容易取得。

使用這種方式,即使鋰礦含量低的礦石也可利用,Cobre Montana 表示,以此冶金法,使用氧化鋰含量僅 2% 的雲母石,每噸成品冶煉成本只需 1,800 美元,甚至比南美洲各國如阿根廷、玻利維亞、智利的鹵化物沉積優質礦冶煉成本每噸 2,000 到 2,500 美元更低。這開啟了大量新的鋰資源,雲母在全球可說遍地都是,經常是採礦時拋棄的廢料,取得成本相當低廉,光是捷克的 Cinovec 礦區,就可望提供 1,000 萬噸鋰原料。

Cobre Montana 目前已在 Cinovec 礦區進行小規模測試生產,每小時可產出 1 到 3 公斤鋰原料,Cobre Montana 計劃將與合作夥伴進行規模商業生產,若能順利量產,看來人類就不用擔心鋰會用完的問題了。

 

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