Með sókn í átt að hreinni orku og aukinni eftirspurn eftir rafknúnum ökutækjum þurfa framleiðendur rafhlöður - sérstaklega litíumjónarafhlöður - meira en nokkru sinni fyrr.Dæmi um hröðun umskipti yfir í rafhlöðuknúin farartæki eru alls staðar: Bandaríska póstþjónustan tilkynnti að að minnsta kosti 40% af næstu kynslóðar afhendingarbílum sínum og öðrum atvinnubílum verða rafbílar, Amazon hefur byrjað að nota Rivian sendibíla í yfir tugi borga, og Walmart gerði samning um kaup á 4.500 rafknúnum sendibílum.Með hverri þessara umbreytinga eykst álagið á aðfangakeðjuna fyrir rafhlöður.Þessi grein mun veita yfirlit yfir litíumjónarafhlöðuiðnaðinn og núverandi birgðakeðjuvandamál sem hafa áhrif á framleiðslu og framtíð þessara rafhlaðna.
I. Yfirlit yfir litíumjónarafhlöður
Lithium-ion rafhlöðuiðnaðurinn treystir að miklu leyti á námuvinnslu á hráefnum og framleiðslu á rafhlöðunum - sem báðar eru viðkvæmar fyrir truflunum á aðfangakeðjunni.
Lithium-ion rafhlöður eru aðallega samsettar úr fjórum lykilþáttum: bakskaut, rafskaut, skilju og raflausn, eins og sýnt er á mynd 1. Á háu stigi er bakskautið (hlutinn sem framleiðir litíumjónir) samsett úr litíumoxíði.1 Rafskautið (hlutinn sem geymir litíumjónirnar) er almennt gerður úr grafíti.Raflausnin er miðill sem gerir frjálsa hreyfingu litíumjónanna sem samanstendur af söltum, leysiefnum og aukefnum.Að lokum er skiljarinn alger hindrunin milli bakskautsins og rafskautsins.
Bakskautið er mikilvægi þátturinn sem skiptir máli fyrir þessa grein vegna þess að það er þar sem vandamál aðfangakeðju eru líklegast að koma upp.Samsetning bakskautsins fer mjög eftir notkun rafhlöðunnar.2
Nauðsynlegir þættir fyrir forrit
Farsímar
Myndavélar
Fartölvur kóbalt og litíum
Verkfæri
Lækningabúnaður Mangan og litíum
or
Nikkel-kóbalt-mangan og litíum
or
Fosfat og litíum
Miðað við útbreiðslu og áframhaldandi eftirspurn eftir nýjum farsímum, myndavélum og tölvum eru kóbalt og litíum verðmætasta hráefnið í framleiðslu á litíumjónarafhlöðum og standa nú þegar frammi fyrir truflunum á aðfangakeðjunni.
Það eru þrjú mikilvæg stig í framleiðslu á litíumjónarafhlöðum: (1) námuvinnslu fyrir hráefni, (2) hreinsun hráefnisins og (3) framleiðsla og framleiðsla rafhlöðanna sjálfra.Á hverju þessara stiga eru birgðakeðjuvandamál sem ætti að taka á í samningaviðræðum frekar en að bíða eftir að vandamálin komi upp á meðan á framleiðslu stendur.
II.Aðfangakeðjuvandamál innan rafhlöðuiðnaðarins
A. Framleiðsla
Kína drottnar nú yfir alþjóðlegri litíumjónarafhlöðubirgðakeðju og framleiðir 79% af öllum litíumjónarafhlöðum sem komu inn á heimsmarkaðinn árið 2021.3 Landið stjórnar enn frekar 61% af alþjóðlegri litíumhreinsun fyrir rafhlöðugeymslu og rafbíla4 og 100% af vinnslunni. af náttúrulegu grafíti sem notað er fyrir rafskaut rafhlöðu.5 Yfirráðandi staða Kína í litíumjónarafhlöðuiðnaðinum og tengdum sjaldgæfum jarðefnum veldur áhyggjum bæði fyrir fyrirtæki og stjórnvöld.
COVID-19, stríðið í Úkraínu og óumflýjanleg geopólitísk ólga munu halda áfram að hafa áhrif á alþjóðlegar aðfangakeðjur.Rétt eins og hver önnur atvinnugrein hefur orkugeirinn orðið fyrir og mun verða fyrir áhrifum af þessum þáttum.Kóbalt, litíum og nikkel - mikilvæg efni í framleiðslu rafhlöðu - eru í hættu vegna birgðakeðjuáhættu vegna þess að framleiðsla og vinnsla er landfræðilega einbeitt og einkennist af lögsagnarumdæmum sem hafa verið sögð brjóta í bága við vinnu- og mannréttindi.Fyrir frekari upplýsingar, sjá grein okkar um stjórna truflun á birgðakeðju á tímum jarðpólitískrar áhættu.
Argentína er einnig í fararbroddi í alþjóðlegu baráttunni um litíum þar sem það stendur nú fyrir 21% af forða heimsins með aðeins tvær námur í rekstri.6 Líkt og Kína hefur Argentína umtalsverð völd í námu hráefnis og áformar að stækka landið. hafa frekari áhrif í litíum aðfangakeðjunni, með þrettán fyrirhugaðar námur og hugsanlega tugir fleiri í vinnslu.
Evrópulönd eru einnig að auka framleiðslu sína og er Evrópusambandið í stakk búið til að verða næststærsti framleiðandi litíumjónarafhlöðu í heiminum árið 2025 með 11% af framleiðslugetu á heimsvísu.7
Þrátt fyrir nýlegar tilraunir8, hafa Bandaríkin ekki verulega viðveru í námu eða hreinsun sjaldgæfra jarðmálma.Vegna þessa treysta Bandaríkin mjög á erlendar heimildir til að framleiða litíumjónarafhlöður.Í júní 2021 birti bandaríska orkumálaráðuneytið (DOE) úttekt á stórafkastagetu rafhlöðubirgðakeðjunnar og mælti með því að koma á innlendri framleiðslu- og vinnslugetu fyrir mikilvæg efni til að styðja fullkomlega innlenda rafhlöðubirgðakeðju.9 DOE ákvað að margfalda orku tæknin er mjög háð óöruggum og óstöðugum erlendum aðilum – sem krefst innlends vaxtar rafhlöðuiðnaðarins.10 Til að bregðast við því gaf DOE út tvær tilkynningar um ásetning í febrúar 2022 um að leggja fram 2,91 milljarða dala til að auka framleiðslu Bandaríkjanna á litíumjónarafhlöðum sem eru mikilvægar fyrir efla orkugeirann.11 DOE hyggst fjármagna hreinsunar- og framleiðslustöðvar fyrir rafhlöðuefni, endurvinnslustöðvar og aðrar framleiðslustöðvar.
Ný tækni mun einnig breyta landslagi framleiðslu litíumjónarafhlöðu.Lilac Solutions, sprotafyrirtæki með aðsetur í Kaliforníu, býður upp á tækni sem getur endurheimt12 allt að tvöfalt meira af litíum en hefðbundnar aðferðir.13 Á sama hátt er Princeton NuEnergy önnur sprotafyrirtæki sem hefur þróað ódýra, sjálfbæra leið til að búa til nýjar rafhlöður úr gömlum.14 Þrátt fyrir að þessi tegund af nýrri tækni muni létta á flöskuhálsi aðfangakeðjunnar, breytir það ekki þeirri staðreynd að framleiðsla litíumjónarafhlöðu byggir mjög á framboði á hráefni.Niðurstaðan er enn sú að núverandi litíumframleiðsla heimsins er einbeitt í Chile, Ástralíu, Argentínu og Kína.15 Eins og sýnt er á mynd 2 hér að neðan er líklegt að treysta á erlendar uppsprettur efni næstu árin þar til frekari þróun rafhlöðutækni sem byggir ekki á sjaldgæfum jarðmálmum.
Mynd 2: Framtíðaruppsprettur litíumframleiðslu
B. Verð
Í sérstakri grein fjallaði Lauren Loew hjá Foley um hvernig verðhækkun á litíum endurspeglar aukna eftirspurn eftir rafhlöðum, þar sem kostnaður hefur hækkað um meira en 900% síðan 2021.16 Þessar verðhækkanir halda áfram þar sem verðbólga er í sögulegu hámarki.Hækkandi kostnaður við litíumjónarafhlöður, ásamt verðbólgu, hefur þegar leitt til hækkunar á verði rafbíla.Fyrir frekari upplýsingar um áhrif verðbólgu á aðfangakeðjuna, sjá grein okkar Inflation Woes: Four Key Ways for Companies to Address Inflation in the Supply Chain.
Þeir sem taka ákvarðanir munu vilja vera meðvitaðir um áhrif verðbólgu á samninga sína sem fela í sér litíumjónarafhlöður.„Á rótgrónum mörkuðum fyrir orkugeymslu, eins og í Bandaríkjunum, hefur hærri kostnaður leitt til þess að sumir þróunaraðilar hafa reynt að endursemja um samningsverð við kaupendur.Þessar endurviðræður geta tekið tíma og tafið framkvæmd verksins.“segir Helen Kou, orkugeymsluaðili hjá rannsóknarfyrirtækinu BloombergNEF.17
C. Flutningur/eldfimi
Lithium-ion rafhlöður eru settar sem hættulegt efni samkvæmt reglugerðum bandaríska flutningaráðuneytisins (DOT) um hættuleg efni af leiðslum bandaríska flutningaráðuneytisins og öryggisstofnunar um hættuleg efni (PHMSA).Ólíkt venjulegum rafhlöðum innihalda flestar litíumjónarafhlöður eldfim efni og hafa ótrúlega mikla orkuþéttleika.Fyrir vikið geta litíumjónarafhlöður ofhitnað og kviknað við ákveðnar aðstæður, svo sem skammhlaup, líkamlegar skemmdir, óviðeigandi hönnun eða samsetningu.Þegar kviknað hefur í, getur verið erfitt að slökkva eld í litíumfrumum og rafhlöðum.18 Þar af leiðandi þurfa fyrirtæki að vera meðvituð um hugsanlega áhættu og meta réttar varúðarráðstafanir þegar þeir taka þátt í viðskiptum sem tengjast litíumjónarafhlöðum.
Hingað til eru engar óyggjandi rannsóknir til að ákvarða hvort rafknúin farartæki séu líklegri til að kvikna af völdum eldsvoða samanborið við hefðbundin farartæki.19 Rannsóknir sýna að rafbílar hafa aðeins 0,03% líkur á að kvikna í, samanborið við hefðbundnar brunahreyfla með 1,5% líkur á að kvikna í. .20 Tvinnbílar—sem eru með háspennu rafhlöðu og brunavél—mestar líkur á eldi í farartæki eru 3,4%.21
Þann 16. febrúar 2022 kviknaði í flutningaskipi sem flutti nærri 4.000 farartæki frá Þýskalandi til Bandaríkjanna í Atlantshafi.22 Tæpum tveimur vikum síðar sökk flutningaskipið í miðju Atlantshafi.Þrátt fyrir að engin opinber yfirlýsing liggi fyrir um bilun hefðbundinna og rafknúinna ökutækja um borð, hefðu litíumjónarafhlöðuökutækin gert eldana erfiðara að slökkva.
III.Niðurstaða
Eftir því sem heimurinn stefnir í átt að hreinni orku munu spurningar og málefni sem varða aðfangakeðjuna vaxa.Þessum spurningum ætti að bregðast við eins fljótt og auðið er áður en samningur er gerður.Ef þú eða fyrirtæki þitt tekur þátt í viðskiptum þar sem litíumjónarafhlöður eru efnisþáttur, þá eru umtalsverðar hindranir í birgðakeðjunni sem ætti að bregðast við snemma í samningaviðræðum varðandi útvegun á hráefni og verðlagningu.Í ljósi takmarkaðs framboðs hráefnis og flókinnar við að þróa litíumnámur ættu fyrirtæki að leita annarra leiða til að fá litíum og aðra mikilvæga hluti.Fyrirtæki sem treysta á litíumjónarafhlöður ættu að meta og fjárfesta í tækni sem er efnahagslega hagkvæm og hámarkar hagkvæmni og endurvinnanleika þessara rafhlaðna til að forðast vandamál í birgðakeðjunni.Að öðrum kosti geta fyrirtæki gert samninga til margra ára um litíum.Hins vegar, í ljósi þess hve mikið er treyst á sjaldgæfa jarðmálma til að framleiða litíumjónarafhlöður, ættu fyrirtæki að íhuga mikið að fá málmana og önnur mál sem geta haft áhrif á námuvinnslu og hreinsun, svo sem landfræðileg málefni.
Birtingartími: 24. september 2022