Με την ώθηση προς την καθαρή ενέργεια και την αυξημένη ζήτηση για ηλεκτρικά οχήματα, οι κατασκευαστές χρειάζονται μπαταρίες - συγκεκριμένα μπαταρίες ιόντων λιθίου - περισσότερο από ποτέ.Παραδείγματα επιταχυνόμενης μετάβασης σε οχήματα με μπαταρία είναι παντού: η Ταχυδρομική Υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών ανακοίνωσε ότι τουλάχιστον το 40% των οχημάτων παράδοσης επόμενης γενιάς και άλλων εμπορικών οχημάτων θα είναι ηλεκτρικά, η Amazon έχει αρχίσει να χρησιμοποιεί φορτηγά παράδοσης Rivian σε περισσότερες από δώδεκα πόλεις. και η Walmart υπέγραψαν συμφωνία για την αγορά 4.500 ηλεκτρικών φορτηγών παράδοσης.Με κάθε μία από αυτές τις μετατροπές, η πίεση στην αλυσίδα εφοδιασμού για μπαταρίες εντείνεται.Αυτό το άρθρο θα παρέχει μια επισκόπηση της βιομηχανίας μπαταριών ιόντων λιθίου και τα τρέχοντα ζητήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας που επηρεάζουν την παραγωγή και το μέλλον αυτών των μπαταριών.
I. Επισκόπηση μπαταρίας ιόντων λιθίου
Η βιομηχανία μπαταριών ιόντων λιθίου βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην εξόρυξη πρώτων υλών και στην παραγωγή των μπαταριών—και οι δύο είναι ευάλωτες σε παρεμβολές στην εφοδιαστική αλυσίδα.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούνται κυρίως από τέσσερα βασικά συστατικά: μια κάθοδο, άνοδο, διαχωριστή και ηλεκτρολύτη, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Σε υψηλό επίπεδο, η κάθοδος (το συστατικό που παράγει ιόντα λιθίου) αποτελείται από οξείδιο λιθίου.1 Η άνοδος (το συστατικό που αποθηκεύει τα ιόντα λιθίου) κατασκευάζεται γενικά από γραφίτη.Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα μέσο που επιτρέπει την ελεύθερη κίνηση των ιόντων λιθίου που αποτελείται από άλατα, διαλύτες και πρόσθετα.Τέλος, ο διαχωριστής είναι το απόλυτο φράγμα μεταξύ της καθόδου και της ανόδου.
Η κάθοδος είναι το κρίσιμο στοιχείο που σχετίζεται με αυτό το άρθρο, επειδή εκεί είναι πιο πιθανό να προκύψουν ζητήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας.Η σύνθεση της καθόδου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εφαρμογή της μπαταρίας.2
Απαιτούμενα Στοιχεία Εφαρμογής
Κινητά τηλέφωνα
Κάμερες
Φορητοί υπολογιστές Cobalt και Lithium
Ηλεκτρικά εργαλεία
Ιατρικός εξοπλισμός Μαγγάνιο και Λίθιο
or
Νικέλιο-Κοβάλτιο-Μαγγάνιο και Λίθιο
or
Φωσφορικό και Λίθιο
Δεδομένης της επικράτησης και της συνεχιζόμενης ζήτησης για νέα κινητά τηλέφωνα, κάμερες και υπολογιστές, το κοβάλτιο και το λίθιο είναι οι πιο πολύτιμες πρώτες ύλες στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου και αντιμετωπίζουν ήδη διακοπές της εφοδιαστικής αλυσίδας σήμερα.
Υπάρχουν τρία κρίσιμα στάδια στην παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου: (1) εξόρυξη πρώτων υλών, (2) διύλιση των πρώτων υλών και (3) παραγωγή και κατασκευή των ίδιων των μπαταριών.Σε κάθε ένα από αυτά τα στάδια, υπάρχουν ζητήματα της εφοδιαστικής αλυσίδας που θα πρέπει να αντιμετωπιστούν κατά τις συμβατικές διαπραγματεύσεις αντί να περιμένουμε να προκύψουν τα ζητήματα κατά τη διάρκεια της παραγωγής.
II.Ζητήματα εφοδιαστικής αλυσίδας στον κλάδο των μπαταριών
Α. Παραγωγή
Η Κίνα κυριαρχεί επί του παρόντος στην παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού μπαταριών ιόντων λιθίου, παράγοντας το 79% όλων των μπαταριών ιόντων λιθίου που εισήλθαν στην παγκόσμια αγορά το 2021.3 Η χώρα ελέγχει περαιτέρω το 61% της παγκόσμιας διύλισης λιθίου για αποθήκευση μπαταριών και ηλεκτρικά οχήματα4 και το 100% της επεξεργασίας φυσικού γραφίτη που χρησιμοποιείται για ανόδους μπαταριών.5 Η δεσπόζουσα θέση της Κίνας στη βιομηχανία μπαταριών ιόντων λιθίου και τα σχετικά στοιχεία σπάνιων γαιών προκαλούν ανησυχία τόσο για τις εταιρείες όσο και για τις κυβερνήσεις.
Ο COVID-19, ο πόλεμος στην Ουκρανία και οι αναπόφευκτες γεωπολιτικές αναταραχές θα συνεχίσουν να επηρεάζουν τις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού.Όπως κάθε άλλη βιομηχανία, ο ενεργειακός τομέας επηρεάστηκε και θα συνεχίσει να επηρεάζεται από αυτούς τους παράγοντες.Το κοβάλτιο, το λίθιο και το νικέλιο - κρίσιμα υλικά για την παραγωγή μπαταριών - εκτίθενται σε κινδύνους της εφοδιαστικής αλυσίδας επειδή η παραγωγή και η επεξεργασία είναι γεωγραφικά συγκεντρωμένη και κυριαρχείται από δικαιοδοσίες που φέρεται ότι παραβιάζουν τα εργασιακά και τα ανθρώπινα δικαιώματα.Για πρόσθετες πληροφορίες, ανατρέξτε στο άρθρο μας σχετικά με τη διαχείριση της διακοπής της εφοδιαστικής αλυσίδας σε μια εποχή γεωπολιτικού κινδύνου.
Η Αργεντινή βρίσκεται επίσης στην πρώτη γραμμή του παγκόσμιου αγώνα για το λίθιο καθώς αντιπροσωπεύει επί του παρόντος το 21% των παγκόσμιων αποθεμάτων με μόνο δύο ορυχεία σε λειτουργία.6 Παρόμοια με την Κίνα, η Αργεντινή κατέχει σημαντική ισχύ στην εξόρυξη πρώτων υλών και σχεδιάζει να επεκτείνει επιρροή περαιτέρω στην αλυσίδα εφοδιασμού λιθίου, με δεκατρία προγραμματισμένα ορυχεία και ενδεχομένως δεκάδες άλλα υπό κατασκευή.
Οι ευρωπαϊκές χώρες αυξάνουν επίσης την παραγωγή τους, με την Ευρωπαϊκή Ένωση να είναι έτοιμη να γίνει ο δεύτερος μεγαλύτερος παραγωγός μπαταριών ιόντων λιθίου στον κόσμο έως το 2025 με το 11% της παγκόσμιας παραγωγικής ικανότητας.7
Παρά τις πρόσφατες προσπάθειες,8 οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν έχουν σημαντική παρουσία στην εξόρυξη ή τη διύλιση μετάλλων σπάνιων γαιών.Εξαιτίας αυτού, οι Ηνωμένες Πολιτείες βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε ξένες πηγές για την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου.Τον Ιούνιο του 2021, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) δημοσίευσε μια ανασκόπηση της αλυσίδας εφοδιασμού μπαταριών μεγάλης χωρητικότητας και συνέστησε τη δημιουργία εγχώριων ικανοτήτων παραγωγής και επεξεργασίας κρίσιμων υλικών για την υποστήριξη μιας πλήρως εγχώριας αλυσίδας εφοδιασμού μπαταριών.9 Το DOE καθόρισε ότι η πολλαπλή ενέργεια Οι τεχνολογίες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από ανασφαλείς και ασταθείς ξένες πηγές—καθιστώντας αναγκαία την εγχώρια ανάπτυξη της βιομηχανίας μπαταριών.10 Σε απάντηση, η DOE εξέδωσε δύο ανακοινώσεις πρόθεσης τον Φεβρουάριο του 2022 να παράσχει 2,91 δισεκατομμύρια δολάρια για την ενίσχυση της παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου στις ΗΠΑ που είναι ζωτικής σημασίας για ανάπτυξη του ενεργειακού τομέα.11 Το DOE σκοπεύει να χρηματοδοτήσει μονάδες διύλισης και παραγωγής για υλικά μπαταριών, εγκαταστάσεις ανακύκλωσης και άλλες εγκαταστάσεις παραγωγής.
Η νέα τεχνολογία θα αλλάξει επίσης το τοπίο της παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου.Η Lilac Solutions, μια startup εταιρεία με έδρα την Καλιφόρνια, προσφέρει τεχνολογία που μπορεί να ανακτήσει12 έως και διπλάσια ποσότητα λιθίου από τις παραδοσιακές μεθόδους.13 Παρομοίως, η Princeton NuEnergy είναι μια άλλη startup που έχει αναπτύξει έναν φθηνό, βιώσιμο τρόπο για την κατασκευή νέων μπαταριών από παλιές.14 Αν και αυτός ο τύπος νέας τεχνολογίας θα μειώσει τη συμφόρηση της αλυσίδας εφοδιασμού, δεν αλλάζει το γεγονός ότι η παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διαθεσιμότητα πρώτων υλών.Το συμπέρασμα παραμένει ότι η υφιστάμενη παγκόσμια παραγωγή λιθίου συγκεντρώνεται στη Χιλή, την Αυστραλία, την Αργεντινή και την Κίνα.15 Όπως φαίνεται στο σχήμα 2 παρακάτω, η εξάρτηση από υλικά ξένης προέλευσης είναι πιθανό να συνεχιστεί για τα επόμενα λίγα χρόνια έως ότου αναπτυχθεί περαιτέρω τεχνολογία μπαταρίας που δεν βασίζεται σε μέταλλα σπάνιων γαιών.
Εικόνα 2: Μελλοντικές πηγές παραγωγής λιθίου
Β. Τιμή
Σε ξεχωριστό άρθρο, η Lauren Loew του Foley συζήτησε πώς η αύξηση της τιμής του λιθίου αντανακλά τις αυξημένες απαιτήσεις μπαταρίας, με το κόστος να αυξάνεται περισσότερο από 900% από το 2021.16 Αυτές οι αυξήσεις τιμών συνεχίζονται καθώς ο πληθωρισμός παραμένει σε υψηλό όλων των εποχών.Το αυξανόμενο κόστος των μπαταριών ιόντων λιθίου, σε συνδυασμό με τον πληθωρισμό, έχουν ήδη οδηγήσει σε αυξήσεις στις τιμές των ηλεκτρικών οχημάτων.Για πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τον αντίκτυπο του πληθωρισμού στην αλυσίδα εφοδιασμού, ανατρέξτε στο άρθρο μας Πληθωριστικά προβλήματα: Τέσσερις βασικοί τρόποι για τις εταιρείες να αντιμετωπίσουν τον πληθωρισμό στην αλυσίδα εφοδιασμού.
Οι υπεύθυνοι λήψης αποφάσεων θα θέλουν να γνωρίζουν τον αντίκτυπο του πληθωρισμού στα συμβόλαιά τους που αφορούν μπαταρίες ιόντων λιθίου.«Σε καθιερωμένες αγορές αποθήκευσης ενέργειας, όπως οι ΗΠΑ, το υψηλότερο κόστος είχε ως αποτέλεσμα ορισμένοι προγραμματιστές να επιδιώξουν να επαναδιαπραγματευτούν τις τιμές των συμβάσεων με τους εξαγοραστές.Αυτές οι επαναδιαπραγματεύσεις μπορεί να χρειαστούν χρόνο και να καθυστερήσουν την έναρξη λειτουργίας του έργου».λέει η Helen Kou, συνεργάτιδα αποθήκευσης ενέργειας στην ερευνητική εταιρεία BloombergNEF.17
Γ. Μεταφορά/Εφλεκτότητα
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ρυθμίζονται ως επικίνδυνο υλικό σύμφωνα με τους κανονισμούς περί επικίνδυνων υλικών του Υπουργείου Μεταφορών των ΗΠΑ (DOT) από το Υπουργείο Μεταφορών των ΗΠΑ και την Υπηρεσία Ασφάλειας Επικίνδυνων Υλικών (PHMSA).Σε αντίθεση με τις τυπικές μπαταρίες, οι περισσότερες μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν εύφλεκτα υλικά και έχουν απίστευτα υψηλή ενεργειακή πυκνότητα.Ως αποτέλεσμα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορεί να υπερθερμανθούν και να αναφλεγούν υπό ορισμένες συνθήκες, όπως βραχυκύκλωμα, φυσική βλάβη, ακατάλληλη σχεδίαση ή συναρμολόγηση.Μόλις αναφλεγούν, οι πυρκαγιές σε στοιχεία λιθίου και μπαταρίες μπορεί να είναι δύσκολο να σβήσουν.18 Ως αποτέλεσμα, οι εταιρείες πρέπει να γνωρίζουν τους πιθανούς κινδύνους και να αξιολογούν τις κατάλληλες προφυλάξεις όταν συμμετέχουν σε συναλλαγές που αφορούν μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει οριστική έρευνα για να καθοριστεί εάν τα ηλεκτρικά οχήματα είναι πιο επιρρεπή σε αυθόρμητες πυρκαγιές σε σύγκριση με τα παραδοσιακά οχήματα.19 Η έρευνα δείχνει ότι τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν μόνο 0,03% πιθανότητα ανάφλεξης, σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης με 1,5% πιθανότητα ανάφλεξης .20 Τα υβριδικά οχήματα—τα οποία διαθέτουν μπαταρία υψηλής τάσης και κινητήρα εσωτερικής καύσης—έχουν τη μεγαλύτερη πιθανότητα πυρκαγιάς οχήματος στο 3,4%.21
Στις 16 Φεβρουαρίου 2022, ένα φορτηγό πλοίο που μετέφερε σχεδόν 4.000 οχήματα από τη Γερμανία στις Ηνωμένες Πολιτείες έπιασε φωτιά στον Ατλαντικό Ωκεανό.22 Σχεδόν δύο εβδομάδες αργότερα, το φορτηγό πλοίο βυθίστηκε στη μέση του Ατλαντικού.Αν και δεν υπάρχει επίσημη δήλωση σχετικά με την βλάβη παραδοσιακών και ηλεκτρικών οχημάτων επί του σκάφους, τα οχήματα με μπαταρία ιόντων λιθίου θα είχαν δυσκολέψει την κατάσβεση των πυρκαγιών.
III.συμπέρασμα
Καθώς ο κόσμος κινείται προς καθαρότερη ενέργεια, τα ερωτήματα και τα ζητήματα που αφορούν την αλυσίδα εφοδιασμού θα αυξάνονται.Αυτά τα ερωτήματα θα πρέπει να αντιμετωπιστούν το συντομότερο δυνατό πριν από την εκτέλεση οποιασδήποτε σύμβασης.Εάν εσείς ή η εταιρεία σας συμμετέχετε σε συναλλαγές όπου οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούν υλικό συστατικό, υπάρχουν σημαντικά εμπόδια στην αλυσίδα εφοδιασμού που θα πρέπει να αντιμετωπιστούν νωρίς κατά τη διάρκεια των διαπραγματεύσεων σχετικά με την προμήθεια πρώτων υλών και ζητήματα τιμολόγησης.Υπό το φως της περιορισμένης διαθεσιμότητας πρώτων υλών και της πολυπλοκότητας που συνεπάγεται η ανάπτυξη ορυχείων λιθίου, οι εταιρείες θα πρέπει να αναζητήσουν εναλλακτικές οδούς για την απόκτηση λιθίου και άλλων κρίσιμων συστατικών.Οι εταιρείες που βασίζονται σε μπαταρίες ιόντων λιθίου θα πρέπει να αξιολογήσουν και να επενδύσουν σε τεχνολογία που είναι οικονομικά βιώσιμη και μεγιστοποιεί τη βιωσιμότητα και την ανακυκλωσιμότητα αυτών των μπαταριών για να αποφευχθούν προβλήματα στην εφοδιαστική αλυσίδα.Εναλλακτικά, οι εταιρείες μπορούν να συνάψουν πολυετείς συμφωνίες για το λίθιο.Ωστόσο, δεδομένης της μεγάλης εξάρτησης από μέταλλα σπάνιων γαιών για την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου, οι εταιρείες θα πρέπει να εξετάσουν σε μεγάλο βαθμό την προμήθεια των μετάλλων και άλλα θέματα που μπορεί να επηρεάσουν την εξόρυξη και τη διύλιση, όπως γεωπολιτικά ζητήματα.
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-24-2022