锂电池成能源储存主流，应用大增后锂还够用吗？

特斯拉（Tesla）推出 Powerwall 、PowerPack 两款锂电池能源储存装置首周预售订单总额突破 8 亿美元，掀起一阵能源储存热潮，过去产业界从未有人担心过锂原料不足，但随着特斯拉 Gigafactory 规模量产逐渐成形，以及其他企业跟进锂电池，在电动车与能源储存两大应用需求下，产业界开始有未雨绸缪的声音：锂原料是否足以支撑未来产能？不过，澳大利亚企业 Cobre Montana 的新开采技术或许可解除此一疑虑。
 
 
 
 
回顾 2011 年时，在能源储存协会大会上，还有创投对锂电池嗤之以鼻，认为是不可能大规模设置的“玩具”，如今光是特斯拉本身的锂电池及能源储存产品就带动不少应用，客户包括电力公司如 Oncor 与南加州爱迪生（Southern California Edison）、云端服务巨人亚马逊网络服务（Amazon Web Services）、需求反应服务商 EnerNOC，以及全美最大电网能源储存计划开发商  AES Energy Storage。除了大企业客户，连同新创事业也磨刀霍霍，由于 PowerPack 以充放电循环 5,000 次计算，经过 PowerPack 储能后每度电所增加的成本约仅为 0.05 美元，新创事业“先进微电网解决方案”（Advanced Microgrid Solutions）就计划买进总储能容量 50 万度的特斯拉 PowerPack 储能系统，提供电网稳定服务。
 
在特斯拉推波助澜下，锂电池成为能源储存主流电池技术的趋势越来越明显，如奇异（GE）抛弃了自家的独拉松电池，改投锂电池怀抱；奔驰制造商戴姆勒（Daimler AG ）也宣布要推出锂电池能源储存产品，进入电网能源储存市场。在澳大利亚，能源储存市场蠢蠢欲动，一方面因为近年来澳大利亚的太阳能渗透率快速提升，开启能源储存需求，一方面澳大利亚人传统上对电网不信任，渴望有自有能源，而在锂电池能源储存价格持续下降下，业界认为澳大利亚能源储存市场可望飞跃式成长，澳大利亚电力公司计划亲自推出能源储存产品，即使这样做会伤害售电营收也在所不惜，因为“我们不做，别人也会做”。而特斯拉在锂电池上的合作伙伴，也是数家澳大利亚电力公司的能源储存产品的锂电池供应商 Panasonic，计划将同样的合作模式推展到欧洲，自德国开始发展。
 
而这些快速发展，也让人开始注意到过去不认为是问题的锂原料供应问题，特斯拉本身预期其锂电池工厂产能全开的状况下，2020 年将消耗 8,000 公吨的锂原料，而若电动车与能源储存市场如乐观的预期一飞冲天，至 2040 年，全球有可能一年需要 80 万吨的锂原料才能满足产业总体需求。
 
美国地理调查于 2015 年初估计，全球锂资源约为 3,950 万公吨，而具备商业开采价值的锂储备量则仅为 1,351.9 万公吨，在目前的产业状况下，这样的锂资源可用上超过 300 年不成问题，但若是需求爆炸性成长，在一年 80 万吨的情况下，不到 17 年就会用尽。
 
 
 
冶金法可将矿物废料变成锂原料
 
那么，我们是否该担心人类未来过度依赖锂电池，终有一天会因为锂用尽而陷入能源危机？或许不必太杞人忧天，因为 2040 年还很远，届时可能已经有替代产品，就算没有替代产品，锂电池也可回收再制，而创新采矿技术也可望彻底解决锂不足的问题。
 
提炼锂矿需要高温淋溶，是相当耗费能源的过程，因此只有选用氧化锂含量较高的矿石，才有开采价值，包括锂辉石、透锂长石等，即使使用氧化锂含量 6% 的矿石，每吨生产成本仍可能高达 3,000 到 5,000 美元，因此，过去若是矿石氧化锂含量低于 5%，就毫无开采价值。锂在大自然中含量其实相当丰富，光是海水中就高达 2,300 亿吨，只是高含量的优质矿石相当稀少。
 
澳大利亚矿业公司 Cobre Montana 提出改以湿法冶金学提炼的想法，将矿石磨碎后，于摄氏 90 度下加入硫酸，溶出矿石中所有的金属，过程中产生二氧化硫，可再导回系统中与水结合重新产生硫酸，而溶化的金属除了锂，还会包括镁、铝、铷、锶、镓等金属，可另外出售，还有大量的硫酸钾，可做为肥料，出售所得可回收 2 成的成本，而整个冶金过程所需能量都由硫氧化而来，无须额外能源，硫占了冶金过程 3 成的成本，而硫是石油开采的副产品，相当容易取得。
 
使用这种方式，即使锂矿含量低的矿石也可利用，Cobre Montana 表示，以此冶金法，使用氧化锂含量仅 2% 的云母石，每吨成品冶炼成本只需 1,800 美元，甚至比南美洲各国如阿根廷、玻利维亚、智利的卤化物沉积优质矿冶炼成本每吨 2,000 到 2,500 美元更低。这开启了大量新的锂资源，云母在全球可说遍地都是，经常是采矿时抛弃的废料，取得成本相当低廉，光是捷克的 Cinovec 矿区，就可望提供 1,000 万吨锂原料。
 
Cobre Montana 目前已在 Cinovec 矿区进行小规模测试生产，每小时可产出 1 到 3 公斤锂原料，Cobre Montana 计划将与合作伙伴进行规模商业生产，若能顺利量产，看来人类就不用担心锂会用完的问题了。
 
 
本文全文授权转载自《科技新报》─〈锂电池成能源储存主流，应用大增后锂还够用吗？〉