MANGAN
MANGAN
MANGAN
Mangan je dvanáctým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. V současné době se většina světové produkce manganové rudy vyskytuje v Jižní Africe, Číně, Austrálii, Brazílii, Indii a Gabonu. Zatímco mangan je v mnoha částech světa běžným kovem, v Evropské unii je velmi vzácný.
Mangan je důležitou surovinou pro mnoho průmyslových odvětví a velká část světové ekonomiky závisí na jeho spolehlivých dodávkách.
Vysoce čisté produkty z manganu jsou základními surovinami, které potřebuje rychle se rozvíjející průmysl EU v oblasti elektrických vozidel a lithium-iontových baterií. Pojem „High-Purity Manganese“ (HPM) označuje sadu vysoce rafinovaných hotových produktů, které jsou nezbytné pro většinu lithium-iontových baterií. Jeho používání a poptávka rychle roste, zejména v Evropě.
Evropa, Severní Amerika, Japonsko, Korea a mnoho dalších zemí dováží 100 % svých požadavků na mangan, včetně vysoce čistého elektrolytického manganového kovu (HPEMM) a vysoce čistého síranu manganičitého monohydrátu (HPMSM), což jsou základní suroviny používané při výrobě lithia. -iontové EV baterie.
Vysoce čisté produkty z manganu jsou základními surovinami
potřebují rychle rostoucí elektromobily EU a lithium-iontové
bateriový průmysl.
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
Vysoce čistý mangan
síran monohydrát
(HPMSM >32,3% čistota)
-
Manganový produkt používaný většinou výrobců lithium-iontových baterií
-
Bude tvořit přibližně 2/3 produkce Chvaletic
Vysoce čistý elektrolyt manganový kov
(HPEMM >99,9% čistota)
-
Používá se některými výrobci prekurzorů, kteří dávají přednost výrobě vlastního roztoku síranu manganatého
-
Bude tvořit přibližně 1/3 produkce Chvaletic
Poptávka po manganu rychle roste v rychle se rozšiřující oblasti dobíjecích elektrických zásobníků, které umožňují bezpečné skladování vysoké energetické kapacity – stále častěji dobíjené z obnovitelných zdrojů energie.
MANGAN JAKO SUROVINA AKUMULÁTORU
Výzkumné a vývojové úsilí v oblasti inovativních materiálů pro výrobu vysoce výkonných lithium-iontových baterií v posledních letech zesílilo. Vysoce výkonné nikl-kobalt-manganové (NMC) lithium-iontové baterie se stále častěji používají v elektrických vozidlech a dalších aplikacích pro ukládání energie. Tyto baterie ukládají více energie, nabíjejí se kratší dobu, vydrží déle a jsou považovány za bezpečnější než jiné komerčně dostupné technologie baterií. V důsledku toho se mangan stal důležitým katodovým materiálem a stále častěji se používá jako primární složka při výrobě elektrických vozidel, elektronických a síťových akumulátorů.
Vzhledem k faktorům, jako je spolehlivost a cena surovin, se všeobecně očekává, že chemie baterií NMC bude v dohledné budoucnosti dominantní technologií pro výrobu elektrických vozidel. Mezi první uživatele technologie lithium-iontových (Li-ion) baterií NMC pro baterie elektrických vozidel (EV) patří mimo jiné Volkswagen, General Motors, Nissan, Fiat-Chrysler, BMW, Jaguar, Kia, Mercedes-Benz, Hyundai, Renault , Ford a Volvo.
Výrobní procesy a složení pro Li-ion baterie vyžadují spolehlivý, vysoce čistý mangan a další bateriové suroviny, aby bylo zajištěno, že baterie splňují stále náročnější standardy výkonu, bezpečnosti a odolnosti. Vyžadují také přesnost při sestavování bateriových článků a zajišťují, že chemie baterie je bez nečistot. Vnesení mikroskopických kovových částic nebo jiných nečistot může spustit zkrat vedoucí k poruše, přehřátí a potenciální explozi. Někteří výrobci katod NMC používají nanotechnologii ke smíchání vysoce čistých síranů manganu, kobaltu a niklu k přípravě povrchových povlaků katody pro katody lithium-iontových baterií. Nepřítomnost škodlivých nečistot a konzistence těchto materiálů je nezbytná při výrobě vysoce kvalitních katod NMC.
Manganové suroviny pro prekurzorové katodové materiály baterií NMC mohou být dodávány ve formě vysoce čistého kovového manganu nebo vysoce čistého síranu manganu.
PŘEHLED TRHU VYSOCE ČISTÉHO MANGANU
Vysoce výkonné Li-ion baterie NMC se stále častěji používají v elektrických vozidlech (EV) a dalších aplikacích pro ukládání energie. Dominantní katodová chemie Li-ion baterií používaná v EV je nikl-mangan-kobalt („NMC“), který tvoří téměř polovinu všech vyrobených Li-ion baterií, měřeno v megawatthodinách („MWh“). Množství těchto kovů se může lišit v rámci rodiny NMC, jako je NMC811, což je 80 % niklu, 10 % manganu a 10 % kobaltu. S rostoucími cenami kovů baterií hledají společnosti vyrábějící baterie způsoby, jak snížit náklady na baterie. Zvyšování obsahu manganu v bateriích jako nejlevnější kov baterií nabývá na síle. Společnosti BASF i Umicore oznámily plány na rozšíření výroby chemikálií bohatých na mangan s baterií BASF NMC370 obsahující 30 % niklu, 70 % manganu a žádný kobalt.
Kromě toho se nyní k chemickým sloučeninám lithium-železo-fosfátu („LFP“) přidává vysoce čistý mangan, čímž vzniká nová řada chemických látek lithium-mangan-železo-fosfát („LMFP“) se zlepšeným výkonem, s obsahem manganu některé chemické látky LMFP až 60 %. Společnost Contemporary Amperex Technology Co., Limited ("CATL"), největší čínský výrobce baterií a hlavní dodavatel baterií společnosti Tesla, oznámila, že plánují přidat do své chemie LFP mangan, čímž zvýší napětí baterie, čímž zvýší její energetickou hustotu až o 20 %.
V souvislosti s přípravou Studie proveditelnosti společnost pověřila nezávislou výzkumnou a poradenskou společnost CPM Group, aby pro Projekt poskytla studii výhledu trhu produktů HPEMM a HPMSM (souhrnně označované jako „High-Purity Mangan“ nebo „HPM“). následuje:
-
Očekává se, že trh s HPMSM a HPEMM se v důsledku „revoluce elektromobilů“ radikálně promění. Očekává se, že většina lithium-iontových baterií, které napájejí elektromobily, bude používat ve svých katodách mangan a očekává se, že tyto chemické složení baterií s obsahem manganu bude v příštích dvou desetiletích dominovat na trhu baterií.
-
CPM Group očekává, že poptávka po vysoce čistém manganu vzroste mezi lety 2021 a 2031 13krát (z 90 kt na 1,1 milionu tun obsaženého Mn) a 50krát mezi lety 2021 a 2050 (na 4,5 milionu tun obsaženého Mn).
-
Celkový trh Mn v roce 2022 činil přibližně 22 milionů tun, přičemž použití Mn v současnosti dominuje ocelářský průmysl, avšak vysoce čistý mangan vhodný pro trh baterií tvoří méně než 0,5 % celosvětového trhu s manganem.
-
Úzkým místem v dodávkách HPMSM a HPEMM je nedostatek vysoce čisté rafinační kapacity. Známé expanze a nové projekty nejsou schopny tuto poptávku uspokojit. CPM Group předpovídá deficit v roce 2031 na ekvivalent 475 kt Mn. Pokud bude poptávka po bateriích nadále růst podle očekávání a na trh nepřijdou žádné další nové projekty, deficit by se do roku 2037 zvýšil na 1 milion tun.
GLOBÁLNÍ PROGNÓZA BATERIE
Podle Mezinárodního institutu pro mangan si Čína zachovává své dominantní postavení jako dodavatel vysoce čistých manganových produktů – více než 91 % HPMSM vhodných pro průmysl baterií pochází z Číny. Čína se však silně spoléhá na dováženou rudu, především z Jižní Afriky, Austrálie, Gabonu a Ghany. V současné době se v Evropě vyrábí pouze asi 2,5 % HPMSM vhodného pro bateriový průmysl.
Potenciální zákazníci společnosti se stále více zajímají o diverzifikaci svých strategických zdrojů surovin a chtějí podporovat vytváření nezávislých místních dodavatelských řetězců, zejména v regionech, jako je Evropa, kde automobilový průmysl zaměstnává přímo i nepřímo více než 14 milionů lidí a kde automobilové společnosti se pevně zavázaly k elektrifikaci svých vozových parků.
Evropa se rychle stává hlavním uzlem v globálním průmyslu elektrických automobilů a baterií, přičemž nyní je v provozu 7 továren na baterie (definované jako > 1 GWh/rok výroby baterií). V Evropě se budují místní dodavatelské řetězce a kromě pohodlné logistiky těží společnosti sídlící na evropském jednotném trhu z bezproblémového obchodování a dalších výhod (např. 5% dovozní clo EU na dovážený monohydrát síranu manganatého bylo dočasně pozastaveno do konce roku 2023).
Podle oznámení výrobců baterií by do roku 2030 měla mít Evropa 56 gigatováren na baterie s více než 1 458 GWh instalované výrobní kapacity (30 % globální kapacity, druhá po Číně). CPM Group věří, že celý plánovaný výkon manganového projektu Chvaletice může být spotřebován rostoucím sektorem lithiových baterií v Evropě.
V březnu 2023 zveřejnila Evropská komise evropský zákon o kritických surovinách ("CRMA"), který klasifikuje bateriový mangan jako strategickou surovinu a nastiňuje cíle pro těžbu, zpracování a recyklaci kritických surovin v rámci Evropské unie. Konkrétně, aby se snížila závislost Evropské unie na jedné dodavatelské zemi pro určité suroviny, CRMA by požadovala, aby do roku 2030 nepocházelo více než 65 % jakýchkoli strategických surovin z jediné třetí země. Projekt Chvaletice očekává, že při plné produkci bude ročně dodávat téměř 50 000 tun vysoce čistého manganu, čímž pokryje přibližně 25 % evropské poptávky a pomůže EU snížit její obchodní závislost na této strategické surovině. Americké ministerstvo financí navíc zveřejnilo objasnění zákona o snižování inflace o tom, jak mohou výrobci uspokojit kritické požadavky na minerální a bateriové komponenty daňového dobropisu pro čistá vozidla. Konkrétně od roku 2025 nesmí způsobilé čisté vozidlo obsahovat žádné kritické minerály, které byly vytěženy, zpracovány nebo recyklovány zahraničním subjektem, který je předmětem zájmu.
CHEMIE BATERIÍ POMOCÍ HPEMM/HPMSM
Chemie NMC se dále dělí do kategorií pojmenovaných podle podílu tří použitých kovů: v současnosti je dominantní chemie NMC-111, ve které se Ni, Mn a Co používají ve stejných (hmotnostních) dílech. Chemie, které se prosazují, jsou NMC-622, NMC-532 a NMC-811, přezdívané „baterie budoucnosti“, protože přináší velký příslib dlouhého dojezdu pro elektromobily (500+ km na jedno nabití), ale zároveň představuje mnoho výzev, které je třeba ještě vyřešit (mimo jiné tepelná nestabilita a krátká životnost). Dalším problémem, který znepokojuje výrobce baterií NMC, je bezpečnost dodávek kobaltu a jeho cena.
Naprostá většina produkce (a zásoby a zdroje) kobaltu pochází z Demokratické republiky Kongo – velmi nestabilní africké země. V aktuálně dominantních bateriích NMC-111 tvoří kobalt téměř 80 % nákladů na materiály potřebné k výrobě katody, přestože je pouze 1/3 její hmotnosti. Tyto dva faktory pohánějí snahy konstruktérů baterií ‚vytvořit kobalt‘ z chemie baterií nebo alespoň výrazně omezit jeho používání.
Níže uvedené grafy ilustrují, jak levnější chemie baterií pro elektromobily vede ke zvýšení podílu obsahu vysoce čistého manganu na kWh.