A tiszta energia felé való törekvés és az elektromos járművek iránti megnövekedett kereslet miatt a gyártóknak nagyobb szükségük van akkumulátorokra – különösen lítium-ion akkumulátorokra –, mint valaha.Példák az akkumulátoros járművekre való gyorsuló átállásra mindenütt: az Egyesült Államok Postaszolgálata bejelentette, hogy a Next Generation Delivery Vehicles és más haszongépjárművek legalább 40%-a elektromos jármű lesz, az Amazon pedig több mint egy tucat városban megkezdte a Rivian szállítókocsik használatát, és a Walmart megállapodást kötött 4500 elektromos kisteherautó vásárlásáról.Ezen átalakítások mindegyikével fokozódik az akkumulátorok ellátási láncának terhelése.Ez a cikk áttekintést nyújt a lítium-ion akkumulátorok iparáról és az ellátási lánc jelenlegi problémáiról, amelyek ezeknek az akkumulátoroknak a gyártását és jövőjét érintik.
I. A lítium-ion akkumulátor áttekintése
A lítium-ion akkumulátoripar nagymértékben támaszkodik a nyersanyagok bányászatára és az akkumulátorok előállítására – mindkettő érzékeny az ellátási lánc interferenciájára.
A lítium-ion akkumulátorok főként négy kulcselemből állnak: katódból, anódból, szeparátorból és elektrolitból, amint az 1. ábrán látható. Magas szinten a katód (a lítium-ionokat termelő komponens) lítium-oxidból áll. Az anód (a lítium-ionokat tároló komponens) általában grafitból készül.Az elektrolit olyan közeg, amely lehetővé teszi a sókból, oldószerekből és adalékokból álló lítium-ionok szabad mozgását.Végül a szeparátor az abszolút gát a katód és az anód között.
A katód a jelen cikk szempontjából releváns kritikus elem, mivel itt merülnek fel a legvalószínűbbek az ellátási lánccal kapcsolatos problémák.A katód összetétele erősen függ az akkumulátor alkalmazásától.2
Alkalmazáshoz szükséges elemek
Mobiltelefonok
Fényképezőgépek
Kobalt és lítium laptopok
Elektromos szerszámok
Orvosi berendezések Mangán és lítium
or
Nikkel-kobalt-mangán és lítium
or
Foszfát és lítium
Tekintettel az új mobiltelefonok, fényképezőgépek és számítógépek iránti elterjedtségére és folyamatos keresletére, a kobalt és a lítium a legértékesebb nyersanyag a lítium-ion akkumulátorok gyártásában, és már ma is az ellátási lánc megszakításával szembesülnek.
A lítium-ion akkumulátorok gyártásának három kulcsfontosságú szakasza van: (1) nyersanyagok bányászata, (2) a nyersanyagok finomítása, és (3) maguk az akkumulátorok előállítása és gyártása.Ezen szakaszok mindegyikében vannak olyan ellátási lánc-problémák, amelyeket a szerződéses tárgyalások során kell kezelni, ahelyett, hogy megvárnák, amíg a problémák a gyártás során felmerülnek.
II.Ellátási lánccal kapcsolatos problémák az akkumulátoriparon belül
A. Termelés
Kína jelenleg uralja a globális lítium-ion akkumulátor-ellátási láncot, és a 2021-ben a világpiacra belépő összes lítium-ion akkumulátor 79%-át állítja elő.3 Az ország irányítja továbbá a globális akkumulátortároló és elektromos járművek lítium-finomításának 61%-át, valamint a feldolgozás 100%-át. Az akkumulátor anódjaihoz használt természetes grafitból.5 Kína domináns pozíciója a lítium-ion akkumulátoriparban és a kapcsolódó ritkaföldfém-elemekben mind a vállalatok, mind a kormányok aggodalomra ad okot.
A COVID-19, az ukrajnai háború és az elkerülhetetlen geopolitikai zavargások továbbra is hatással lesznek a globális ellátási láncokra.Csakúgy, mint bármely más iparágban, az energiaszektorban is hatással voltak és lesznek is ezek a tényezők.A kobalt, a lítium és a nikkel – az akkumulátorok gyártásában kritikus anyagok – ki vannak téve az ellátási lánc kockázatainak, mivel a termelés és a feldolgozás földrajzilag koncentrált, és olyan joghatóságok uralják őket, amelyek állítólagosan sértik a munkajogokat és az emberi jogokat.További információkért tekintse meg az Ellátási lánc megszakadásának kezelése a geopolitikai kockázatok korszakában című cikkünket.
Argentína élen jár a lítiumért folytatott globális tülekedésben is, mivel jelenleg a világ készleteinek 21%-át adja, és mindössze két bánya működik.6 Kínához hasonlóan Argentína is jelentős erővel rendelkezik a nyersanyagbányászat terén, és bővítését tervezi. további befolyást gyakorol a lítium-ellátási láncra, tizenhárom tervezett bányával és még több tucatnyi bányával.
Az európai országok is növelik termelésüket, és az Európai Unió 2025-re a világ második legnagyobb lítium-ion akkumulátorgyártójává válik a globális termelési kapacitás 11%-ával.7
A közelmúltbeli erőfeszítések ellenére8 az Egyesült Államoknak nincs jelentős jelenléte a ritkaföldfémek bányászatában vagy finomításában.Emiatt az Egyesült Államok erősen támaszkodik külföldi forrásokra a lítium-ion akkumulátorok gyártásához.2021 júniusában az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE) közzétette a nagykapacitású akkumulátor-ellátási lánc áttekintését, és a kritikus anyagok hazai gyártási és feldolgozási kapacitásának létrehozását javasolta a teljes mértékben hazai akkumulátor-ellátási lánc támogatása érdekében.9 A DOE megállapította, hogy több energiát használnak. A technológiák nagymértékben függenek a bizonytalan és instabil külföldi forrásoktól – ez szükségessé teszi az akkumulátoripar hazai növekedését.10 Erre válaszul a DOE 2022 februárjában két szándéknyilatkozatot adott ki, hogy 2,91 milliárd dollárt biztosítson a lítium-ion akkumulátorok amerikai gyártásának fellendítésére, amelyek kritikusak az energiaszektor növekedése.11 A DOE az akkumulátoranyagok finomító- és gyártóüzemeit, az újrahasznosító létesítményeket és más gyártó létesítményeket kívánja finanszírozni.
Az új technológia megváltoztatja a lítium-ion akkumulátorok gyártását is.A Lilac Solutions, egy kaliforniai székhelyű startup cég olyan technológiát kínál, amely akár kétszer annyi lítiumot képes visszanyerni, mint a hagyományos módszerek.13 Hasonlóképpen, a Princeton NuEnergy egy másik startup, amely olcsó, fenntartható módszert fejlesztett ki új akkumulátorok előállítására a régiekből.14 Bár az ilyen típusú új technológia enyhíteni fogja az ellátási lánc szűk keresztmetszetét, ez nem változtat azon a tényen, hogy a lítium-ion akkumulátorok gyártása nagymértékben függ a nyersanyagok elérhetőségétől.A lényeg továbbra is az, hogy a világ jelenlegi lítiumtermelése Chilében, Ausztráliában, Argentínában és Kínában összpontosul.15 Amint az alábbi 2. ábrán látható, a külföldi eredetű anyagokra való támaszkodás valószínűleg a következő néhány évben is folytatódni fog, amíg tovább nem fejlődik. akkumulátor technológia, amely nem támaszkodik ritkaföldfémekre.
2. ábra: A jövő lítiumtermelési forrásai
B. Ár
Lauren Loew, Foley munkatársa egy külön cikkben tárgyalta, hogy a lítium áremelkedése hogyan tükrözi az akkumulátorok megnövekedett keresletét, mivel a költségek 2021 óta több mint 900%-kal emelkedtek.16 Ezek az áremelkedések folytatódnak, mivel az infláció továbbra is minden idők csúcsán van.A lítium-ion akkumulátorok árának emelkedése az inflációval párosulva már az elektromos járművek árának emelkedését is eredményezte.Az inflációnak az ellátási láncra gyakorolt hatásával kapcsolatos további információkért tekintse meg az Inflációs gondok: Négy kulcsfontosságú módszer a vállalatok számára az infláció kezelésére az ellátási láncban című cikkünket.
A döntéshozók tisztában akarnak lenni azzal, hogy az infláció milyen hatással van a lítium-ion akkumulátorokat érintő szerződéseikre.„A jól bevált energiatárolási piacokon, például az Egyesült Államokban, a magasabb költségek miatt egyes fejlesztők újra akarták tárgyalni a szerződéses árakat az értékesítőkkel.Ezek az újratárgyalások időt vehetnek igénybe, és késleltethetik a projekt üzembe helyezését.”mondja Helen Kou, a BloombergNEF kutatócég energiatárolási munkatársa.17
C. Szállítás/Tűzveszélyesség
A lítium-ion akkumulátorokat az Egyesült Államok Közlekedési Minisztériumának (DOT) veszélyes anyagokra vonatkozó előírásai szerint veszélyes anyagként szabályozza az Egyesült Államok Közlekedési Minisztériuma és a Veszélyes Anyagbiztonsági Hivatal (PHMSA).A hagyományos akkumulátoroktól eltérően a legtöbb lítium-ion akkumulátor gyúlékony anyagokat tartalmaz, és hihetetlenül nagy energiasűrűséggel rendelkezik.Ennek eredményeként a lítium-ion akkumulátorok túlmelegedhetnek és meggyulladhatnak bizonyos körülmények között, például rövidzárlat, fizikai sérülés, nem megfelelő kialakítás vagy összeszerelés esetén.Ha meggyulladt, a lítiumcellák és akkumulátorok tüzét nehéz eloltani.18 Ennek eredményeként a vállalatoknak tisztában kell lenniük a lehetséges kockázatokkal, és értékelniük kell a megfelelő óvintézkedéseket, amikor lítium-ion akkumulátorokkal kapcsolatos tranzakciókat folytatnak.
A mai napig nincs meggyőző kutatás annak megállapítására, hogy az elektromos járművek hajlamosabbak-e a spontán tüzekre, mint a hagyományos járművek.19 A kutatások azt mutatják, hogy az elektromos járműveknek csak 0,03%-os a begyulladásának esélye, míg a hagyományos belsőégésű motoroknál 1,5%-os. .20 A hibrid járművek – amelyek nagyfeszültségű akkumulátorral és belső égésű motorral rendelkeznek – 3,4%-os tűzveszélyességgel rendelkeznek.
2022. február 16-án az Atlanti-óceánon kigyulladt egy Németországból az Egyesült Államokba tartó közel 4000 járművet szállító teherhajó.22 Közel két héttel később a teherhajó elsüllyedt az Atlanti-óceán közepén.Bár a fedélzeten lévő hagyományos és elektromos járművek meghibásodásáról nincs hivatalos közlemény, a lítium-ion akkumulátorral felszerelt járművek nehezebben oltották volna el a tüzeket.
III.Következtetés
Ahogy a világ a tisztább energia felé halad, az ellátási láncot érintő kérdések és problémák növekedni fognak.Ezeket a kérdéseket a lehető leghamarabb meg kell válaszolni a szerződés megkötése előtt.Ha Ön vagy cége olyan tranzakciókban vesz részt, amelyekben a lítium-ion akkumulátorok anyagi összetevőt jelentenek, akkor az ellátási láncban jelentős akadályok állnak fenn, amelyeket a nyersanyagbeszerzéssel és az árképzéssel kapcsolatos tárgyalások korai szakaszában kezelni kell.A nyersanyagok korlátozott elérhetősége és a lítiumbányák fejlesztésének bonyolultsága fényében a vállalatoknak alternatív utakat kell keresniük a lítium és más kritikus összetevők beszerzésére.A lítium-ion akkumulátorokra támaszkodó vállalatoknak értékelniük kell, és be kell fektetniük a technológiát, amely gazdaságilag életképes, és maximalizálja ezen akkumulátorok életképességét és újrahasznosíthatóságát az ellátási lánc problémáinak elkerülése érdekében.Alternatív megoldásként a vállalatok több évre szóló megállapodást köthetnek a lítiumra.Tekintettel azonban arra, hogy a lítium-ion akkumulátorok előállítása során nagymértékben függenek a ritkaföldfémektől, a vállalatoknak alaposan meg kell fontolniuk a fémek beszerzését és más olyan kérdéseket, amelyek hatással lehetnek a bányászatra és a finomításra, például geopolitikai kérdésekre.
Feladás időpontja: 2022-09-24