ऊर्जा उद्योग में आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान: लिथियम-आयन बैटरियों की आपूर्ति के साथ चुनौतियाँ

स्वच्छ ऊर्जा की ओर बढ़ते दबाव और इलेक्ट्रिक वाहनों की बढ़ती मांग के साथ, निर्माताओं को बैटरी - विशेष रूप से लिथियम-आयन बैटरी - की पहले से कहीं अधिक आवश्यकता है।बैटरी चालित वाहनों में तेजी से बदलाव के उदाहरण हर जगह हैं: संयुक्त राज्य डाक सेवा ने घोषणा की कि उसके अगली पीढ़ी के डिलीवरी वाहनों और अन्य वाणिज्यिक वाहनों में से कम से कम 40% इलेक्ट्रिक वाहन होंगे, अमेज़ॅन ने एक दर्जन से अधिक शहरों में रिवियन डिलीवरी वैन का उपयोग करना शुरू कर दिया है। और वॉलमार्ट ने 4,500 इलेक्ट्रिक डिलीवरी वैन खरीदने के लिए एक समझौता किया।इनमें से प्रत्येक रूपांतरण के साथ, बैटरियों की आपूर्ति श्रृंखला पर दबाव बढ़ जाता है।यह लेख लिथियम-आयन बैटरी उद्योग और इन बैटरियों के उत्पादन और भविष्य को प्रभावित करने वाले वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला मुद्दों का अवलोकन प्रदान करेगा।

I. लिथियम-आयन बैटरी अवलोकन

लिथियम-आयन बैटरी उद्योग कच्चे माल के खनन और बैटरियों के उत्पादन पर बहुत अधिक निर्भर करता है - ये दोनों आपूर्ति श्रृंखला हस्तक्षेप के प्रति संवेदनशील हैं।

लिथियम-आयन बैटरियां मुख्य रूप से चार प्रमुख घटकों से बनी होती हैं: एक कैथोड, एनोड, विभाजक और इलेक्ट्रोलाइट, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। उच्च स्तर पर, कैथोड (वह घटक जो लिथियम आयन उत्पन्न करता है) लिथियम ऑक्साइड से बना होता है।1 एनोड (वह घटक जो लिथियम आयनों को संग्रहीत करता है) आमतौर पर ग्रेफाइट से बनाया जाता है।इलेक्ट्रोलाइट एक माध्यम है जो लिथियम आयनों के मुक्त संचलन की अनुमति देता है जो लवण, सॉल्वैंट्स और एडिटिव्स से बना होता है।अंत में, विभाजक कैथोड और एनोड के बीच पूर्ण अवरोध है।

कैथोड इस लेख के लिए प्रासंगिक महत्वपूर्ण घटक है क्योंकि यहीं पर आपूर्ति श्रृंखला संबंधी समस्याएं उत्पन्न होने की सबसे अधिक संभावना है।कैथोड की संरचना काफी हद तक बैटरी के अनुप्रयोग पर निर्भर करती है।2

अनुप्रयोग आवश्यक तत्व

सेल फोन

कैमरा

लैपटॉप कोबाल्ट और लिथियम

पॉवर उपकरण

चिकित्सा उपकरण मैंगनीज और लिथियम

or

निकेल-कोबाल्ट-मैंगनीज और लिथियम

or

फॉस्फेट और लिथियम

नए सेल फोन, कैमरे और कंप्यूटर की व्यापकता और निरंतर मांग को देखते हुए, कोबाल्ट और लिथियम लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन में सबसे मूल्यवान कच्चे माल हैं और आज पहले से ही आपूर्ति श्रृंखला में रुकावट का सामना कर रहे हैं।

लिथियम-आयन बैटरियों के उत्पादन में तीन महत्वपूर्ण चरण हैं: (1) कच्चे माल के लिए खनन, (2) कच्चे माल को परिष्कृत करना, और (3) बैटरियों का स्वयं उत्पादन और निर्माण।इनमें से प्रत्येक चरण में, आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे हैं जिन्हें उत्पादन के दौरान मुद्दों के उत्पन्न होने की प्रतीक्षा करने के बजाय संविदात्मक वार्ता के दौरान संबोधित किया जाना चाहिए।

द्वितीय.बैटरी उद्योग के भीतर आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे

ए. उत्पादन

चीन वर्तमान में वैश्विक लिथियम-आयन बैटरी आपूर्ति श्रृंखला पर हावी है, जो 2021 में वैश्विक बाजार में प्रवेश करने वाली सभी लिथियम-आयन बैटरी का 79% उत्पादन करता है। देश बैटरी भंडारण और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए वैश्विक लिथियम रिफाइनिंग के 61% और प्रसंस्करण के 100% को नियंत्रित करता है। बैटरी एनोड के लिए प्राकृतिक ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है।5 लिथियम-आयन बैटरी उद्योग और संबंधित दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में चीन की प्रमुख स्थिति कंपनियों और सरकारों दोनों के लिए चिंता का कारण है।

कोविड-19, यूक्रेन में युद्ध और अपरिहार्य भू-राजनीतिक अशांति वैश्विक आपूर्ति श्रृंखलाओं को प्रभावित करना जारी रखेगी।किसी भी अन्य उद्योग की तरह, ऊर्जा क्षेत्र भी इन कारकों से प्रभावित होता रहा है और रहेगा।कोबाल्ट, लिथियम और निकल-बैटरी के उत्पादन में महत्वपूर्ण सामग्रियां-आपूर्ति श्रृंखला जोखिमों के संपर्क में हैं क्योंकि उत्पादन और प्रसंस्करण भौगोलिक रूप से केंद्रित हैं और उन न्यायक्षेत्रों पर हावी हैं जिन पर श्रम और मानवाधिकारों का उल्लंघन करने का आरोप लगाया गया है।अतिरिक्त जानकारी के लिए, भू-राजनीतिक जोखिम के युग में आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान के प्रबंधन पर हमारा लेख देखें।

अर्जेंटीना भी लिथियम के लिए वैश्विक संघर्ष में सबसे आगे है क्योंकि वर्तमान में केवल दो खदानों के संचालन के साथ दुनिया के भंडार का 21% हिस्सा इसके पास है।6 चीन के समान, अर्जेंटीना कच्चे माल के खनन में महत्वपूर्ण शक्ति का उपयोग करता है और इसके विस्तार की योजना बना रहा है तेरह नियोजित खदानों और संभावित रूप से दर्जनों अन्य पर काम चल रहा है, जिससे लिथियम आपूर्ति शृंखला में और प्रभाव पड़ेगा।

यूरोपीय देश भी अपना उत्पादन बढ़ा रहे हैं, यूरोपीय संघ 2025 तक वैश्विक उत्पादन क्षमता के 11% के साथ दुनिया में लिथियम-आयन बैटरी का दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक बनने की ओर अग्रसर है।7

हाल के प्रयासों के बावजूद, संयुक्त राज्य अमेरिका की दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के खनन या शोधन में कोई महत्वपूर्ण उपस्थिति नहीं है।इस वजह से, संयुक्त राज्य अमेरिका लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन के लिए विदेशी स्रोतों पर बहुत अधिक निर्भर है।जून 2021 में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) ने बड़ी क्षमता वाली बैटरी आपूर्ति श्रृंखला की समीक्षा प्रकाशित की और पूरी तरह से घरेलू बैटरी आपूर्ति श्रृंखला का समर्थन करने के लिए महत्वपूर्ण सामग्रियों के लिए घरेलू उत्पादन और प्रसंस्करण क्षमताओं की स्थापना की सिफारिश की।9 डीओई ने निर्धारित किया कि एकाधिक ऊर्जा प्रौद्योगिकियां असुरक्षित और अस्थिर विदेशी स्रोतों पर अत्यधिक निर्भर हैं - जिससे बैटरी उद्योग की घरेलू वृद्धि की आवश्यकता होती है।10 जवाब में, डीओई ने लिथियम-आयन बैटरी के अमेरिकी उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए $2.91 बिलियन प्रदान करने के लिए फरवरी 2022 में इरादे के दो नोटिस जारी किए, जो महत्वपूर्ण हैं। ऊर्जा क्षेत्र का विकास।11 डीओई का इरादा बैटरी सामग्री, रीसाइक्लिंग सुविधाओं और अन्य विनिर्माण सुविधाओं के लिए शोधन और उत्पादन संयंत्रों को वित्तपोषित करने का है।

नई तकनीक लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन के परिदृश्य को भी बदल देगी।कैलिफ़ोर्निया स्थित स्टार्टअप कंपनी लिलैक सॉल्यूशंस ऐसी तकनीक पेश करती है जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में दोगुना तक लिथियम पुनर्प्राप्त कर सकती है।13 इसी तरह, प्रिंसटन न्यूएनर्जी एक और स्टार्टअप है जिसने पुरानी बैटरी से नई बैटरी बनाने का एक सस्ता, टिकाऊ तरीका विकसित किया है।14 हालाँकि इस प्रकार की नई तकनीक आपूर्ति श्रृंखला की अड़चन को कम करेगी, लेकिन यह इस तथ्य को नहीं बदलेगी कि लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन कच्चे स्रोत सामग्री की उपलब्धता पर बहुत अधिक निर्भर करता है।लब्बोलुआब यह है कि दुनिया का मौजूदा लिथियम उत्पादन चिली, ऑस्ट्रेलिया, अर्जेंटीना और चीन में केंद्रित है।15 जैसा कि नीचे चित्र 2 में दर्शाया गया है, विदेशी स्रोत वाली सामग्रियों पर निर्भरता अगले कुछ वर्षों तक जारी रहने की संभावना है जब तक कि आगे विकास न हो जाए। बैटरी तकनीक जो दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर निर्भर नहीं है।

चित्र 2: भविष्य के लिथियम उत्पादन स्रोत

बी कीमत

एक अलग लेख में, फोले के लॉरेन लोव ने चर्चा की कि कैसे लिथियम की कीमत में वृद्धि बैटरी की बढ़ी हुई मांग को दर्शाती है, 2021.16 के बाद से लागत 900% से अधिक बढ़ गई है। ये मूल्य वृद्धि जारी है क्योंकि मुद्रास्फीति अब तक के उच्चतम स्तर पर बनी हुई है।लिथियम-आयन बैटरी की बढ़ती लागत, मुद्रास्फीति के साथ मिलकर, पहले से ही इलेक्ट्रिक वाहनों की कीमतों में वृद्धि हुई है।आपूर्ति शृंखला पर मुद्रास्फीति के प्रभाव के बारे में अतिरिक्त जानकारी के लिए, हमारा लेख मुद्रास्फीति संकट देखें: कंपनियों के लिए आपूर्ति शृंखला में मुद्रास्फीति से निपटने के चार प्रमुख तरीके।

निर्णय लेने वाले लिथियम-आयन बैटरियों से जुड़े अपने अनुबंधों पर मुद्रास्फीति के प्रभाव के बारे में जागरूक रहना चाहेंगे।“अमेरिका जैसे अच्छी तरह से स्थापित ऊर्जा भंडारण बाजारों में, उच्च लागत के परिणामस्वरूप कुछ डेवलपर्स ऑफटेकर्स के साथ अनुबंध की कीमतों पर फिर से बातचीत करना चाहते हैं।इन पुनर्वार्ताओं में समय लग सकता है और परियोजना शुरू होने में देरी हो सकती है।अनुसंधान कंपनी ब्लूमबर्गएनईएफ.17 में ऊर्जा भंडारण सहयोगी हेलेन कोउ कहती हैं

सी. परिवहन/ज्वलनशीलता

अमेरिकी परिवहन विभाग (डीओटी) के खतरनाक सामग्री विनियमों के तहत अमेरिकी परिवहन पाइपलाइन और खतरनाक सामग्री सुरक्षा प्रशासन (पीएचएमएसए) द्वारा लिथियम-आयन बैटरियों को एक खतरनाक सामग्री के रूप में विनियमित किया जाता है।मानक बैटरियों के विपरीत, अधिकांश लिथियम-आयन बैटरियों में ज्वलनशील पदार्थ होते हैं और उनमें अविश्वसनीय रूप से उच्च ऊर्जा घनत्व होता है।परिणामस्वरूप, लिथियम-आयन बैटरियां कुछ शर्तों, जैसे शॉर्ट सर्किट, शारीरिक क्षति, अनुचित डिज़ाइन, या असेंबली के तहत ज़्यादा गरम हो सकती हैं और प्रज्वलित हो सकती हैं।एक बार प्रज्वलित होने के बाद, लिथियम सेल और बैटरी की आग को बुझाना मुश्किल हो सकता है।18 परिणामस्वरूप, कंपनियों को संभावित जोखिमों के बारे में जागरूक होने और लिथियम-आयन बैटरी से जुड़े लेनदेन में संलग्न होने पर उचित सावधानियों का मूल्यांकन करने की आवश्यकता होती है।

आज तक, यह निर्धारित करने के लिए कोई निर्णायक शोध नहीं हुआ है कि पारंपरिक वाहनों की तुलना में इलेक्ट्रिक वाहनों में स्वतःस्फूर्त आग लगने की संभावना अधिक होती है।19 शोध से पता चलता है कि इलेक्ट्रिक वाहनों में आग लगने की संभावना केवल 0.03% है, जबकि पारंपरिक दहन इंजनों में आग लगने की संभावना 1.5% है। .20 हाइब्रिड वाहन - जिनमें उच्च वोल्टेज बैटरी और एक आंतरिक दहन इंजन होता है - में वाहन में आग लगने की सबसे अधिक संभावना 3.4% होती है।21

16 फरवरी, 2022 को जर्मनी से लगभग 4,000 वाहनों को संयुक्त राज्य अमेरिका ले जा रहे एक मालवाहक जहाज में अटलांटिक महासागर में आग लग गई।22 लगभग दो सप्ताह बाद, मालवाहक जहाज अटलांटिक के बीच में डूब गया।हालांकि पारंपरिक और इलेक्ट्रिक वाहनों के खराब होने के बारे में कोई आधिकारिक बयान नहीं है, लेकिन लिथियम-आयन बैटरी वाहनों के कारण आग को बुझाना कठिन हो गया होगा।

तृतीय.निष्कर्ष

जैसे-जैसे दुनिया स्वच्छ ऊर्जा की ओर बढ़ रही है, आपूर्ति श्रृंखला से जुड़े प्रश्न और मुद्दे बढ़ेंगे।किसी भी अनुबंध को निष्पादित करने से पहले इन प्रश्नों को यथाशीघ्र संबोधित किया जाना चाहिए।यदि आप या आपकी कंपनी ऐसे लेनदेन में शामिल हैं जहां लिथियम-आयन बैटरी एक भौतिक घटक है, तो आपूर्ति श्रृंखला में महत्वपूर्ण बाधाएं हैं जिन्हें कच्चे माल की सोर्सिंग और मूल्य निर्धारण के मुद्दों के संबंध में बातचीत के दौरान जल्दी ही संबोधित किया जाना चाहिए।कच्चे माल की सीमित उपलब्धता और लिथियम खदानों को विकसित करने में शामिल जटिलताओं के मद्देनजर, कंपनियों को लिथियम और अन्य महत्वपूर्ण घटकों को प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक रास्ते तलाशने चाहिए।लिथियम-आयन बैटरियों पर निर्भर कंपनियों को ऐसी तकनीक का मूल्यांकन और निवेश करना चाहिए जो आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो और आपूर्ति-श्रृंखला के मुद्दों से बचने के लिए इन बैटरियों की व्यवहार्यता और पुनर्चक्रण क्षमता को अधिकतम करती हो।वैकल्पिक रूप से, कंपनियां लिथियम के लिए बहु-वर्षीय समझौते में प्रवेश कर सकती हैं।हालाँकि, लिथियम-आयन बैटरियों के उत्पादन के लिए दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर भारी निर्भरता को देखते हुए, कंपनियों को धातुओं की सोर्सिंग और अन्य मुद्दों पर गंभीरता से विचार करना चाहिए जो खनन और शोधन को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे कि भू-राजनीतिक मुद्दे।