إن إنتاج بطاريات الليثيوم باهظ الثمن، وقد يكون من الصعب إعادة تدويرها. هناك أيضًا ادعاءات بأن تعدين الليثيوم أمر خطير. يبحث المصنعون في معادن أخرى لمعرفة ما يمكنهم تقديمه.
أحدثت بطاريات الليثيوم ثورة في السيارات الكهربائية خلال السنوات القليلة الماضية. كما يتم استخدامها أيضًا في منتجات أخرى، بما في ذلك الهواتف المحمولة وأجهزة التدخين الإلكتروني (vaping) وتخزين الطاقة الشمسية الاحتياطية وفرشاة الأسنان الكهربائية والأدوات وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
في المتوسط، تستخدم بطارية السيارة الكهربائية حوالي 8 كجم من الليثيوم، لكن بعضها يمكن أن يستخدم أكثر من ذلك بكثير. على سبيل المثال، تستخدم بعض بطاريات شركة تسلا حوالي 62.6 كجم من الليثيوم.
قد تكون بطاريات الليثيوم باهظة الثمن ويصعب استخراجها، وتتطلب كمية هائلة من الماء وتكنولوجيا مكثفة لإنتاج المعادن الثقيلة. ويتسبب استخراج الليثيوم أيضًا في حدوث نفايات معدنية، بالإضافة إلى تآكل التربة وتلوث المياه.
ارتبط تعدين الليثيوم بشكل كبير بالممارسات غير الأخلاقية مثل عمل الأطفال والعمل القسري، خاصة في البلدان التي يتوفر فيها المعدن بكثرة، مثل جمهورية الكونغو الديمقراطية.
علاوة على ذلك، من الصعب أيضًا إعادة تدويرها، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الهدر السنوي.
تبحث بعض الشركات الآن عن بدائل أخرى لبطاريات الليثيوم. ويظل هذا الأمر صعبا، لأن الليثيوم لا يزال يعتبر حيويا للانتقال إلى الطاقة الخضراء، ولا يزال الاستثمار واستكشاف بدائل جديدة غير متوفر.
هل المنغنيز بديل عملي لبطاريات الليثيوم؟
لقد جذبت بطاريات المنغنيز الاهتمام مؤخرًا كبدائل محتملة لبطاريات الليثيوم. عادةً ما يكون الكوبالت والنيكل والليثيوم من أكثر المعادن طلبًا في بطاريات السيارات الكهربائية، لكن المنغنيز مفيد أيضًا.
وهي مادة كاثودية في المركبات الكهربائية، مصممة لزيادة جوانب السلامة وكثافة الطاقة وفعالية التكلفة. تتكون بطارية السيارة الكهربائية المتوسطة من حوالي 20 كجم من المنغنيز، بالإضافة إلى 14 كجم من الكوبالت.
المنغنيز أرخص في التعدين من الليثيوم وهناك الكثير منه متاح. مع تورط تعدين الكوبالت في العديد من قضايا حقوق الإنسان، ولأن معظم النيكل المستخرج غير مناسب للاستخدام في السيارات الكهربائية، هناك اهتمام متزايد بالمنجنيز في البطاريات.
قال مارتن كيبمان، الرئيس التنفيذي لشركة تعدين المنغنيز الكندية Manganese X Energy Corp، في مقابلة: “المنجنيز مرشح للاضطراب في مجال بطاريات الليثيوم أيون. فهو يتمتع بصفات عنصرية لديها القدرة على التحسين”. الكثافة والقدرة وقابلية الشحن والسلامة وطول عمر البطارية لا يمكن أن يكون توقيت إنشاء مورد المنغنيز في أمريكا الشمالية أفضل.
“مع الدفع العالمي نحو تكنولوجيا صديقة للبيئة وتقليل البصمة الكربونية، تستعد شركة Manganese X للريادة في توفير إمدادات محلية من المنغنيز لصناعة البطاريات القابلة لإعادة الشحن، كل شيء بدءًا من البطاريات الاستهلاكية الصغيرة في الأجهزة الإلكترونية والهواتف الذكية واحتياطيات الطاقة لتخزين الطاقة. لصناعة السيارات الكهربائية والهجينة.”
تعد شركتا Tesla وVolkswagen من أبرز الشركات التي تستكشف استخدام بطاريات المنغنيز في الوقت الحالي، حيث سجل إيلون ماسك مؤخرًا أن بطاريات المنغنيز لديها “القدرة” على دفع التحول العالمي.
عادة، يتم استخدام المنغنيز مع الليثيوم في مجموعة من البطاريات مثل بطاريات أكسيد المنغنيز الليثيوم (LMO)، وبطاريات فوسفات الليثيوم المنغنيز الحديدي (LiFeMnPO4) وإسبنيل الليثيوم المنغنيز، وهو كاثود.
تحظى بطاريات أكسيد النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC) بشعبية كبيرة في الوقت الحالي. وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، استحوذت بطاريات NMC على 60% من حصة السوق في عام 2022، حيث شكلت بطاريات الليثيوم فوسفات الحديد (LFP) ما يقرب من 30% وبطاريات أكسيد النيكل والكوبالت والألومنيوم (NCA) حوالي 8%.
ومع ذلك، على الرغم من أن الاستخدام العالي للمنغنيز يمكن أن يكون خيارًا جيدًا لخفض الحاجة إلى النيكل أو الكوبالت في بطاريات الليثيوم، إلا أن معظم المنغنيز لا يزال يستخدم حاليًا جنبًا إلى جنب مع الليثيوم في المركبات الكهربائية. لذلك قد تكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير قبل أن يصبح المنجنيز هو المعدن المهيمن في بطاريات السيارات الكهربائية.
بعض البدائل الأخرى لبطاريات الليثيوم
أحد البدائل الأخرى الصاعدة لبطاريات الليثيوم هي بطارية أيون الصوديوم. تتميز هذه الأجهزة بأنها موفرة للطاقة وسريعة الشحن ومستقرة في درجات الحرارة القصوى وبالتالي توفر حماية قوية ضد ارتفاع درجة الحرارة.
بالإضافة إلى ذلك، فهي أيضًا أقل سمية إلى حد كبير من خيارات البطاريات الأخرى، لأنها لا تحتوي على النحاس أو الليثيوم أو الكوبالت أو النيكل، والتي يمكن أن تسبب التلوث في عملية الاستخراج وقد تشكل مخاطر نشوب حريق محتملة.
ومع ذلك، لا تخزن هذه البطاريات قدرًا كبيرًا من الطاقة مثل بطاريات الليثيوم، مما يعني أنها قد لا تكون مناسبة للاستخدام على نطاق واسع. أيضًا، نظرًا لأن بطاريات أيونات الصوديوم لا تزال تقنية بطاريات جديدة نسبيًا، فإن سلسلة التوريد الخاصة بها وتوافرها ليست متطورة مثل الليثيوم.
تعد البطاريات المعتمدة على الزنك، أو بطاريات أيونات الزنك، إحدى تقنيات البطاريات الأخرى التي حظيت باهتمام أكبر مؤخرًا. ويعتبر أكثر صداقة للبيئة من الليثيوم، ويوجد منه الكثير مما يجعله أرخص وأسهل في التعدين.
البطاريات المعتمدة على الزنك منخفضة الصيانة ولا تحتاج إلى مراقبتها باستمرار بحثًا عن مشكلات تتعلق بالسلامة والأداء. تتميز بدرجة حرارة تشغيل واسعة وإخراج طاقة منخفض، مما يجعلها اختيارات مثالية لتطبيقات الطاقة المنخفضة مثل المصابيح الكهربائية وأجهزة التحكم عن بعد. ومع ذلك، فإن بطاريات الزنك متوسطة الكثافة، مقارنة ببطاريات الليثيوم، مما يعني أنها قد لا تكون قادرة على تخزين نفس القدر من الطاقة.
البديل الآخر لبطاريات الليثيوم هو بطاريات الحالة الصلبة، وهي أكثر إحكاما وقوة واستدامة، خاصة بالنسبة للسيارات الكهربائية. ليس هذا فحسب، بل إن بطاريات الحالة الصلبة أصغر حجمًا وأخف وزنًا من بطاريات الليثيوم. كما أنها أكثر أمانًا، مع سعة ونطاق أعلى وبصمة كربونية أقل.
وتتميز بقدرات إعادة شحن أسرع، ويمكن إعادة شحنها خلال 10 إلى 15 دقيقة، مقابل وقت يتراوح بين 20 دقيقة إلى 12 ساعة لبطاريات الليثيوم. ومع ذلك، فإن العيب هو أن إنتاج بطاريات الحالة الصلبة أكثر تكلفة وأن سلاسل التوريد لا تزال قيد التطوير.
