Скільки літію містить акумулятор електромобіля?
Акумулятор, безумовно, є компонентом, який найбільше впливає на ціну, запас ходу, вагу та значну частину промислового впливу електромобіля. Однак, коли йдеться про матеріали, необхідні для його виготовлення, часто трапляються цифри, які можуть бути заплутаними: тонни літію, потрібні для виробництва автомобілів, десятки кілограмів карбонату літію на акумулятор чи загальні згадки про метали, такі як нікель, кобальт, марганець чи залізо.
Насправді звичайний електромобіль не містить десятків кілограмів чистого літію. Акумулятор ємністю близько 60 кВт·год може містити приблизно від 5 до 6 кілограмів елементарного літію, хоча кількість змінюється залежно від використаної хімії, ємності акумулятора та технологічного розвитку самих елементів.
Щоб зрозуміти, звідки походить ця цифра, спочатку потрібно знати, які типи акумуляторів використовують сьогодні електромобілі, адже під загальною назвою «акумулятор літій-іонний» існують досить різні склади.
Майже всі використовують літій, але не всі — однакові матеріали
Переважна більшість сучасних електромобілів використовують акумулятори літій-іонні. Однак це не означає, що всі вони однакові. Основна різниця полягає у матеріалах, які використовуються переважно у катоді елементів, що є одним із факторів, які визначають, скільки енергії може зберігати акумулятор, скільки коштує його виробництво чи які сировини потрібні.
Розвиток у межах цієї родини також спрямовувався на поступове зменшення кількості кобальту. Різні покоління технологій NMC збільшували частку нікелю, водночас зменшуючи використання інших матеріалів, саме тому що кобальт традиційно був одним із найдорожчих та найбільш проблематичних компонентів у їхньому ланцюзі постачання.
Але протягом останніх років відбулась ще одна, ще більш значуща зміна.
Акумулятори LFP змінили баланс на ринку
Акумулятори з фосфату заліза та літію, відомі як LFP, також належать до родини літій-іонних акумуляторів, але вони не використовують нікель та кобальт, які застосовуються в інших хімічних формулах. Натомість вони спираються переважно на залізо та фосфат — два поширені та відносно недорогі матеріали.
Їхньою основною недоліком традиційно була менша енергетична щільність, що означає, що для зберігання такої ж кількості енергії їм потрібна більша вага або об’єм порівняно з акумуляторами типу NMC. Однак ця різниця поступово зменшується завдяки покращенню елементів батарей та, насамперед, новим дизайнам, які дозволяють значно краще використовувати доступний простір у корпусі акумулятора.
Водночас акумулятори типу LFP мають значні переваги з точки зору вартості, терміну служби та теплової стабільності. Поєднання цих факторів пояснює, чому вони більше не є рішенням, призначеним переважно для бюджетних автомобілів, а поступово поширюються на все більшу кількість моделей.
Зміни відбулися особливо швидко в Китаї. За даними Міжнародного агентства з енергетики (IEA), у 2025 році акумулятори типу LFP вже становили понад 55% від усього обсягу акумуляторів, встановлених у електромобілях у всьому світі, порівняно з менш ніж половиною роком раніше. У Європі їх використання залишається значно нижчим – трохи більше 10% від попиту у 2025 році.
Існує також дуже важлива економічна причина цього розширення. IEA оцінює, що у 2025 році акумулятори типу LFP в середньому коштували на 40% дешевше за кВт·год порівняно з аналогами типу NMC, хоча частина цієї різниці залежить від застосувань та ринків, де використовується кожна технологія.
Отже, одним із основних трендів у сучасній промисловості акумуляторів є не відмова від літію, а скорочення використання нікелю та особливо кобальту, замінюючи їх, коли це дозволяють характеристики транспортного засобу, на залізо та фосфат.
То скільки літію насправді потребує акумулятор?
Тут виникає одне з найцікавіших питань. Хоча акумулятори типу LFP повністю виключають нікель та кобальт зі свого катоду, вони все одно потребують літію, і різниця порівняно з деякими сучасними хімічними системами типу NMC не є настільки значною, як може здатися.
Розрахунки, використані Міжнародною радою з чистих транспортних засобів (ICCT), оцінюють кількість літію приблизно у 0,08 кг на кожен кВт·год ємності акумулятора типу LFP, тоді як сучасні акумулятори типу NMC мають показники близько 0,09–0,10 кг/кВт·год залежно від їхнього складу.
Якщо застосувати ці значення до звичайних акумуляторів електромобілів, можна отримати приблизні показники:
Ємність акумулятора
LFP
Сучасний NMC
40 кВт·год
близько 3,2 кг
близько 3,6–4 кг
60 кВт·год
близько 4,8 кг
близько 5,4–6 кг
80 кВт·год
близько 6,4 кг
близько 7,2–8 кг
100 кВт·год
близько 8 кг
близько 9–10 кг
Це не точні значення, які можна застосувати до будь-якої моделі, адже конкретний склад елементів акумулятора та їхня енергетична щільність варіюються між виробниками та поколіннями. Проте вони допомагають правильно оцінити, про скільки літію йдеться.
Електромобіль з акумулятором ємністю 60 кВт·год не потребує 20 чи 30 кілограмів елементарного літію. Зазвичай кількість становить приблизно п’ять-шість кілограмів.
Чому тоді при розмовах про літій зустрічаються набагато більші цифри
Частина плутанини походить від необережного використання різних понять. Літій не додається до акумулятора у вигляді кількох кілограмів чистого металу, видобутого безпосередньо з копальні, а є частиною різних хімічних сполук, які використовуються під час виготовлення його активних матеріалів.
З цієї причини гірничодобувна промисловість часто використовує такі одиниці, як еквівалентний карбонат літію або LCE, які дозволяють порівнювати різні сполуки та способи виробництва. Кількість карбонату літію, необхідна для отримання певної кількості елементарного літію, значно перевищує вагу самого літію.
Тому, коли оцінка вказує на кілька десятків кілограмів „літію“ у електромобілі, необхідно точно з’ясувати, що саме вимірюється. Йдеться можливо про еквівалентний карбонат літію, іншу сполуку чи оброблену сировину, а не про кількість елементарного літію, яка в кінцевому підсумку міститься у акумуляторі.
Ця різниця пояснює частину, здавалося б, суперечливих цифр, які можна знайти під час порівняння різних досліджень.
Заміна NMC на LFP лише незначно зменшує потребу в літії
Порівняння обох технологій дозволяє зрозуміти ще один важливий аспект переходу, який переживає промисловість. Заміна акумуляторів NMC на LFP може радикально зменшити споживання нікелю та кобальту, але має відносно незначний вплив на попит на літій.
ICCT оцінює, що сценарій з значно більшою поширеністю акумуляторів LFP зменшить світовий попит на літій лише на 2% у 2030 році та на 1% у 2040 році порівняно з базовим сценарієм. Причина полягає саме у тому, що для акумуляторів LFP потрібно близько 0,08 кг літію на кВт·год, на відміну від приблизно 0,09–0,10 кг у аналізованих акумуляторах NMC.
Різниця буде значно більшою для інших матеріалів. У цьому ж сценарії значно зменшаться потреби у нікелі та кобальті, оскільки жоден з них не є складовою катода акумулятора LFP.
Це дозволяє краще зрозуміти, у якому напрямку розвивається індустрія наразі: акумулятори змінюють свої матеріали, але літій залишається основним елементом технологій, які сьогодні домінують у електромобілях.
Наступним кроком може стати акумулятор, який більше не потребуватиме літію
Щоб повністю позбутися літію, потрібно змінити хімічну групу. Однією з технологій, які найбільше просуваються в цьому напрямку, є акумулятори іонів натрію, функціонування яких схоже на акумулятори літієві, але замість літію використовується натрій.
Їхня основна перевага полягає не лише у економічному аспекті. Натрій є надзвичайно поширеним, і він дозволить диверсифікувати ланцюг постачання, який наразі сильно зосереджений навколо літію, а також має певні переваги у роботі при низьких температурах.
Технологія вже перейшла етап суто експериментального використання. Виробники на кшталт CATL та BYD збільшують своє виробництво, і перші автомобілі з натрієвими акумуляторами вже почали потрапляти на ринок. Проте порівняно з більш розвиненими літієвими технологіями все ще існує значна різниця у енергетичній щільності.
Це означає, що для зберігання такої ж кількості енергії все ще може знадобитися більший або важчий акумулятор, що є серйозним недоліком для автомобілів, які потребують великої автономності.
Через це їхні перші застосування можуть бути спрямовані на маленькі автомобілі, міські комерційні транспортні засоби, двоколісні та трьохколісні транспортні засоби або стаціонарні системи зберігання, де вага та об’єм мають менше значення. Також досліджуються акумулятори, які поєднують содові та літієві елементи, щоб скористатися перевагами обох технологій.
Акумулятори твердого стану не означають обов’язково відмови від літію
Існує ще одна технологія, яка часто згадується під час розмов про акумулятори майбутнього: так звані акумулятори твердого стану. Варто відрізняти їх від переходу на содій, оскільки вони не вирішують точно ту саму проблему.
Акумулятор на твердих речовинах може продовжувати використовувати літій. Його основна відмінність від звичайного акумулятора полягає у електроліті – речовині, через яку іони переміщуються між електродами. Сучасні акумулятори зазвичай використовують рідкий електроліт, тоді як технології на твердих речовинах прагнуть повністю або частково замінити його на тверді матеріали.
Метою є створення акумуляторів з вищою енергетичною щільністю, кращими характеристиками та потенційно більшою безпекою, проте все ще існують значні промислові труднощі. Хоча вже виготовляються елементи для тестування та існують комерційні напівтверді рішення, повністю тверді акумулятори ще мають довести, що їх можна виробляти конкурентоспроможно та у великих масштабах.
Отже, говорити про твердий стан не означає говорити про акумулятор без літію. Це два різні напрямки розвитку: один намагається фундаментально змінити спосіб конструкції та функціонування елемента; інший, як у випадку з натрієм, може передбачати заміну одного з основних матеріалів.
Літій залишатиметься ключовим, навіть якщо акумулятори будуть ставати все більш різними
Розвиток акумуляторів для електромобілів не йде в одному напрямку. У перші роки розширення ринку особливу увагу приділяли досягненню максимальної автономності за допомогою хімічних складів із високою енергетичною щільністю, таких як NMC чи NCA. Тепер, коли зростає обсяг виробництва, все більше значення набувають вартість, наявність сировини та надійність постачання.
Це пояснює надзвичайний ріст акумуляторів типу LFP. Їхнє поширення дозволяє відмовитися від нікелю та кобальту та використовувати більш поширені матеріали, такі як залізо та фосфор, хоча літій залишається незамінним.
Акумулятори на основі натрію пропонують інший підхід, оскільки вони можуть повністю усунути потребу в літії, але їм все ще потрібно подолати їхню нижчу енергетичну щільність та створити промислову інфраструктуру, порівнянну з тією, яку акумулятори літій-іонних технологій будували протягом десятиліть.
У той час як це відбувається, кількість літію, яку насправді містить електромобіль, залишається значно меншою, ніж можуть свідчити деякі часто використовувані цифри. У акумуляторі ємністю від 60 до 80 кВт·год ми говоримо приблизно про п’ять–вісім кілограмів елементарного літію, що достатньо для зберігання енергії, необхідної для руху автомобіля на сотні кілометрів, а також для багаторазового використання протягом тисяч циклів зарядки та розрядки.
