Puhtaan energian ja sähköajoneuvojen kasvavan kysynnän myötä valmistajat tarvitsevat akkuja – erityisesti litiumioniakkuja – enemmän kuin koskaan.Esimerkkejä kiihtyvästä siirtymisestä akkukäyttöisiin ajoneuvoihin on kaikkialla: Yhdysvaltain postilaitos ilmoitti, että vähintään 40 prosenttia sen seuraavan sukupolven jakeluautoista ja muista hyötyajoneuvoista on sähköajoneuvoja, Amazon on alkanut käyttää Rivian-pakettiautoja yli tusinassa kaupungissa, ja Walmart solmivat sopimuksen 4 500 sähkökäyttöisen pakettiauton ostamisesta.Jokaisen muunnoksen myötä akkujen toimitusketjun rasitus lisääntyy.Tämä artikkeli tarjoaa yleiskatsauksen litiumioniakkuteollisuudesta ja nykyisistä toimitusketjun ongelmista, jotka vaikuttavat näiden akkujen tuotantoon ja tulevaisuuteen.
I. Lithium-Ion-akun yleiskatsaus
Litiumioniakkuteollisuus on vahvasti riippuvainen raaka-aineiden louhinnasta ja akkujen tuotannosta – jotka molemmat ovat alttiita toimitusketjun häiriöille.
Litiumioniakut koostuvat pääasiassa neljästä avainkomponentista: katodista, anodista, erottimesta ja elektrolyytistä, kuten kuvassa 1. Korkealla tasolla katodi (litiumioneja tuottava komponentti) koostuu litiumoksidista.1 Anodi (komponentti, joka varastoi litiumioneja) on yleensä valmistettu grafiitista.Elektrolyytti on väliaine, joka sallii suoloista, liuottimista ja lisäaineista koostuvien litiumionien vapaan liikkeen.Lopuksi erotin on absoluuttinen este katodin ja anodin välillä.
Katodi on tämän artikkelin kannalta olennainen osa, koska tässä toimitusketjun ongelmat ilmenevät todennäköisimmin.Katodin koostumus riippuu suuresti akun sovelluksesta.2
Sovelluksen edellyttämät elementit
Kännykät
Kamerat
Kannettavat koboltti ja litium
Sähkötyökalut
Lääketieteelliset laitteet Mangaani ja litium
or
Nikkeli-koboltti-mangaani ja litium
or
Fosfaatti ja litium
Kun otetaan huomioon uusien matkapuhelimien, kameroiden ja tietokoneiden yleisyys ja jatkuva kysyntä, koboltti ja litium ovat arvokkaimmat raaka-aineet litiumioniakkujen tuotannossa, ja ne kohtaavat jo tänään toimitusketjun katkoksia.
Litiumioniakkujen valmistuksessa on kolme keskeistä vaihetta: (1) raaka-aineiden louhinta, (2) raaka-aineiden jalostus ja (3) itse akkujen valmistus ja valmistus.Jokaisessa näistä vaiheista on toimitusketjuongelmia, jotka tulisi käsitellä sopimusneuvottelujen aikana sen sijaan, että odotettaisiin ongelmien ilmaantumista tuotannon aikana.
II.Toimitusketjuun liittyvät ongelmat akkuteollisuudessa
A. Tuotanto
Kiina hallitsee tällä hetkellä maailmanlaajuista litiumioniakkujen toimitusketjua, ja se tuottaa 79 prosenttia kaikista litiumioniakuista, jotka tulivat maailmanlaajuisille markkinoille vuonna 2021.3 Maa hallitsee edelleen 61 prosenttia maailmanlaajuisesta litiumjalostuksesta akkujen varastointiin ja sähköajoneuvoihin4 ja 100 prosenttia jalostuksesta. Akun anodeissa käytettävästä luonnongrafiitista.5 Kiinan hallitseva asema litiumioniakkuteollisuudessa ja siihen liittyvät harvinaiset maametallit ovat huolestuttavia sekä yrityksille että hallituksille.
COVID-19, Ukrainan sota ja väistämättömät geopoliittiset levottomuudet vaikuttavat edelleen maailmanlaajuisiin toimitusketjuihin.Kuten kaikilla muillakin toimialoilla, nämä tekijät ovat vaikuttaneet ja tulevat edelleen vaikuttamaan energia-alaan.Koboltti, litium ja nikkeli – kriittiset materiaalit paristojen valmistuksessa – ovat alttiina toimitusketjun riskeille, koska tuotanto ja jalostus ovat maantieteellisesti keskittyneitä, ja niitä hallitsevat lainkäyttöalueet, joiden väitetään loukkaavan työ- ja ihmisoikeuksia.Lisätietoja on artikkelissamme Toimitusketjun häiriön hallinta geopoliittisen riskin aikakaudella.
Argentiina on myös kärjessä maailmanlaajuisessa litiumin kamppailussa, sillä sen osuus maailman varannoista on tällä hetkellä 21 prosenttia, ja vain kaksi kaivosta on toiminnassa.6 Kiinan tavoin Argentiinalla on merkittävä valta raaka-aineiden louhinnassa ja se aikoo laajentaa toimintaansa. vaikuttaa edelleen litiumin toimitusketjuun, sillä suunnitteilla on 13 kaivosta ja mahdollisesti kymmeniä muita kaivoksia.
Myös Euroopan maat lisäävät tuotantoaan, ja Euroopan unionista on tulossa maailman toiseksi suurin litiumioniakkujen tuottaja vuoteen 2025 mennessä 11 prosentilla maailmanlaajuisesta tuotantokapasiteetista.
Viimeaikaisista ponnisteluista huolimatta 8 Yhdysvalloilla ei ole merkittävää asemaa harvinaisten maametallien louhinnassa tai jalostuksessa.Tämän vuoksi Yhdysvallat luottaa voimakkaasti ulkomaisiin lähteisiin litiumioniakkujen valmistuksessa.Yhdysvaltain energiaministeriö (DOE) julkaisi kesäkuussa 2021 katsauksen suurten akkujen toimitusketjusta ja suositteli kotimaisen tuotanto- ja käsittelykapasiteetin luomista kriittisille materiaaleille täysin kotimaisen akkujen toimitusketjun tukemiseksi.9 DOE päätti, että useita energialähteitä teknologiat ovat erittäin riippuvaisia turvattomista ja epävakaista ulkomaisista lähteistä, mikä edellyttää akkuteollisuuden kotimaista kasvua.10 Vastauksena DOE julkaisi helmikuussa 2022 kaksi aieilmoitusta myöntää 2,91 miljardia dollaria USA:n litiumioniakkujen tuotannon lisäämiseen. DOE aikoo rahoittaa akkumateriaalien jalostus- ja tuotantolaitoksia, kierrätyslaitoksia ja muita tuotantolaitoksia.
Uusi teknologia muuttaa myös litiumioniakkujen tuotannon maisemaa.Lilac Solutions, Kaliforniassa sijaitseva startup-yritys, tarjoaa teknologiaa, jolla voidaan ottaa talteen12 jopa kaksi kertaa niin paljon litiumia kuin perinteiset menetelmät.13 Samoin Princeton NuEnergy on toinen startup, joka on kehittänyt edullisen ja kestävän tavan valmistaa uusia akkuja vanhoista.14 Vaikka tämäntyyppinen uusi teknologia helpottaa toimitusketjun pullonkaulaa, se ei muuta sitä tosiasiaa, että litiumioniakkujen tuotanto on vahvasti riippuvainen raaka-aineiden saatavuudesta.Pääasia on, että maailman nykyinen litiumin tuotanto on keskittynyt Chileen, Australiaan, Argentiinaan ja Kiinaan.15 Kuten alla olevasta kuvasta 2 ilmenee, riippuvuus ulkomailta peräisin olevista materiaaleista todennäköisesti jatkuu muutaman seuraavan vuoden ajan, kunnes akkutekniikkaa, joka ei ole riippuvainen harvinaisista maametalleista.
Kuva 2: Tulevaisuuden litiumin tuotantolähteet
B. Hinta
Foley's Lauren Loew käsitteli erillisessä artikkelissa, kuinka litiumin hinnannousu heijastaa lisääntynyttä akkujen kysyntää, kun kustannukset ovat nousseet yli 900 % vuodesta 2021.16 Nämä hintojen nousut jatkuvat, kun inflaatio pysyy kaikkien aikojen korkeimmalla tasolla.Litiumioniakkujen kallistuminen yhdistettynä inflaatioon ovat jo johtaneet sähköajoneuvojen hintojen nousuun.Lisätietoja inflaation vaikutuksesta toimitusketjuun on artikkelissamme Inflation Woes: Four Key Ways for Companies to Address Inflation in Supply Chain.
Päättäjät haluavat olla tietoisia inflaation vaikutuksista litiumioniakkuja koskeviin sopimuksiinsa.”Vakiintuneilla energian varastointimarkkinoilla, kuten Yhdysvalloissa, korkeammat kustannukset ovat johtaneet siihen, että jotkut kehittäjät haluavat neuvotella sopimushinnat uudelleen jälleenmyyjien kanssa.Nämä uudelleenneuvottelut voivat viedä aikaa ja viivästyttää projektin käyttöönottoa."sanoo Helen Kou, tutkimusyhtiö BloombergNEF.17:n energian varastointityöntekijä
C. Kuljetus/Syttyvyys
Litiumioniakut ovat Yhdysvaltain liikenneministeriön (US Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, PHMSA) vaarallisia aineita koskevien määräysten mukaisia Yhdysvaltain liikenneministeriön (DOT) vaarallisia aineita koskevien määräysten mukaisesti.Toisin kuin tavalliset akut, useimmat litiumioniakut sisältävät syttyviä materiaaleja ja niillä on uskomattoman korkea energiatiheys.Tämän seurauksena litiumioniakut voivat ylikuumentua ja syttyä tietyissä olosuhteissa, kuten oikosulun, fyysisen vaurion, väärän suunnittelun tai kokoonpanon seurauksena.Kun litiumkenno- ja akkupalot syttyvät, niitä voi olla vaikea sammuttaa.18 Tämän seurauksena yritysten on oltava tietoisia mahdollisista riskeistä ja arvioitava asianmukaiset varotoimenpiteet, kun ne osallistuvat litiumioniakkuihin liittyviin liiketoimiin.
Toistaiseksi ei ole olemassa ratkaisevaa tutkimusta sen määrittämiseksi, ovatko sähköajoneuvot alttiimpia spontaaneille tulipaloille kuin perinteiset ajoneuvot.19 Tutkimukset osoittavat, että sähköajoneuvojen syttymisriski on vain 0,03 %, kun taas perinteisten polttomoottoreiden syttymisriski on 1,5 %. .20 Hybridiajoneuvoissa – joissa on korkeajänniteakku ja polttomoottori – on suurin ajoneuvon tulipalon todennäköisyys 3,4 %.21
16. helmikuuta 2022 lähes 4 000 ajoneuvoa Saksasta Yhdysvaltoihin kuljettanut rahtilaiva syttyi tuleen Atlantin valtamerellä.22 Lähes kaksi viikkoa myöhemmin rahtilaiva upposi keskellä Atlanttia.Vaikka ei ole virallista lausuntoa perinteisten ja sähköajoneuvojen hajoamisesta aluksella, litiumioniakkuajoneuvot olisivat vaikeuttaneet tulipalojen sammuttamista.
III.Johtopäätös
Kun maailma siirtyy kohti puhtaampaa energiaa, toimitusketjuun liittyvät kysymykset ja ongelmat kasvavat.Näihin kysymyksiin tulee vastata mahdollisimman pian ennen sopimuksen tekemistä.Jos sinä tai yrityksesi olet mukana liiketoimissa, joissa litiumioniakut ovat materiaalikomponentti, toimitusketjussa on merkittäviä esteitä, jotka tulee ottaa huomioon jo varhaisessa vaiheessa raaka-aineiden hankintaa ja hinnoittelua koskevissa neuvotteluissa.Raaka-aineiden rajallisen saatavuuden ja litiumkaivosten kehittämisen monimutkaisuuden vuoksi yritysten tulisi etsiä vaihtoehtoisia tapoja hankkia litiumia ja muita kriittisiä komponentteja.Litium-ioni-akkuja käyttävien yritysten tulee arvioida ja investoida teknologiaan, joka on taloudellisesti kannattavaa ja maksimoi näiden akkujen elinkelpoisuuden ja kierrätettävyyden toimitusketjuun liittyvien ongelmien välttämiseksi.Vaihtoehtoisesti yritykset voivat tehdä litiumia koskevia monivuotisia sopimuksia.Koska litium-ioni-akkujen tuotanto on kuitenkin erittäin riippuvainen harvinaisista maametalleista, yritysten tulisi harkita voimakkaasti metallien hankintaa ja muita asioita, jotka voivat vaikuttaa kaivostoimintaan ja jalostukseen, kuten geopoliittisiin kysymyksiin.
Postitusaika: 24.9.2022