Con la spinta verso l’energia pulita e l’aumento della domanda di veicoli elettrici, i produttori hanno più che mai bisogno di batterie, in particolare di batterie agli ioni di litio.Esempi della transizione accelerata verso veicoli alimentati a batteria sono ovunque: il servizio postale degli Stati Uniti ha annunciato che almeno il 40% dei suoi veicoli per le consegne di prossima generazione e altri veicoli commerciali saranno veicoli elettrici, Amazon ha iniziato a utilizzare i furgoni per le consegne Rivian in oltre una dozzina di città, e Walmart hanno stipulato un accordo per l'acquisto di 4.500 furgoni elettrici per le consegne.Con ciascuna di queste conversioni, la tensione sulla catena di approvvigionamento delle batterie si intensifica.Questo articolo fornirà una panoramica del settore delle batterie agli ioni di litio e degli attuali problemi della catena di approvvigionamento che influiscono sulla produzione e sul futuro di queste batterie.
I. Panoramica della batteria agli ioni di litio
L’industria delle batterie agli ioni di litio fa molto affidamento sull’estrazione delle materie prime e sulla produzione delle batterie, entrambe vulnerabili alle interferenze della catena di approvvigionamento.
Le batterie agli ioni di litio sono costituite principalmente da quattro componenti chiave: catodo, anodo, separatore ed elettrolita, come mostrato nella Figura 1. Ad alto livello, il catodo (il componente che produce ioni di litio) è composto da ossido di litio.1 L'anodo (il componente che immagazzina gli ioni di litio) è generalmente costituito da grafite.L'elettrolita è un mezzo che consente la libera circolazione degli ioni di litio composto da sali, solventi e additivi.Infine, il separatore è la barriera assoluta tra catodo e anodo.
Il catodo è il componente critico rilevante per questo articolo perché è qui che è più probabile che sorgano problemi nella catena di approvvigionamento.La composizione del catodo dipende fortemente dall'applicazione della batteria.2
Elementi richiesti dall'applicazione
Telefono cellulare
Macchine fotografiche
Laptop al cobalto e al litio
Utensili elettrici
Attrezzature mediche Manganese e litio
or
Nichel-Cobalto-Manganese e Litio
or
Fosfato e litio
Data la prevalenza e la continua domanda di nuovi telefoni cellulari, fotocamere e computer, il cobalto e il litio sono le materie prime più preziose nella produzione di batterie agli ioni di litio e già oggi si trovano ad affrontare interruzioni nella catena di approvvigionamento.
Ci sono tre fasi cruciali nella produzione delle batterie agli ioni di litio: (1) estrazione delle materie prime, (2) raffinazione delle materie prime e (3) produzione e fabbricazione delle batterie stesse.In ciascuna di queste fasi, ci sono problemi della catena di approvvigionamento che dovrebbero essere affrontati durante le trattative contrattuali piuttosto che aspettare che i problemi emergano durante il corso della produzione.
II.Problemi della catena di fornitura nel settore delle batterie
R. Produzione
La Cina attualmente domina la catena di fornitura globale delle batterie agli ioni di litio, producendo il 79% di tutte le batterie agli ioni di litio che entreranno nel mercato globale nel 2021.3 Il paese controlla inoltre il 61% della raffinazione globale del litio per lo stoccaggio delle batterie e i veicoli elettrici4 e il 100% della lavorazione di grafite naturale utilizzata per gli anodi delle batterie.5 La posizione dominante della Cina nel settore delle batterie agli ioni di litio e dei relativi elementi delle terre rare è motivo di preoccupazione sia per le aziende che per i governi.
Il COVID-19, la guerra in Ucraina e gli inevitabili disordini geopolitici continueranno a influenzare le catene di approvvigionamento globali.Proprio come qualsiasi altro settore, il settore energetico è stato e continuerà a essere influenzato da questi fattori.Cobalto, litio e nichel, materiali critici nella produzione di batterie, sono esposti a rischi nella catena di approvvigionamento perché la produzione e la lavorazione sono concentrate geograficamente e dominate da giurisdizioni che si ritiene violino i diritti umani e del lavoro.Per ulteriori informazioni, consulta il nostro articolo sulla gestione delle interruzioni della catena di fornitura in un’era di rischio geopolitico.
Anche l’Argentina è in prima linea nella corsa globale al litio poiché attualmente rappresenta il 21% delle riserve mondiali con solo due miniere in funzione.6 Analogamente alla Cina, l’Argentina detiene un potere significativo nell’estrazione di materie prime e prevede di espandere la propria ulteriore influenza nella catena di approvvigionamento del litio, con tredici miniere pianificate e potenzialmente dozzine di altre in cantiere.
Anche i paesi europei stanno aumentando la loro produzione, con l’Unione Europea pronta a diventare il secondo produttore mondiale di batterie agli ioni di litio entro il 2025 con l’11% della capacità di produzione globale.7
Nonostante i recenti sforzi,8 gli Stati Uniti non hanno una presenza significativa nell’estrazione o nella raffinazione dei metalli delle terre rare.Per questo motivo, gli Stati Uniti fanno molto affidamento su fonti straniere per produrre batterie agli ioni di litio.Nel giugno 2021, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha pubblicato un'analisi della catena di approvvigionamento delle batterie di grande capacità e ha raccomandato di stabilire capacità di produzione e lavorazione nazionali di materiali critici per supportare una catena di approvvigionamento di batterie completamente domestica.9 Il DOE ha stabilito che molteplici fonti di energia dipendono fortemente da fonti estere insicure e instabili, che rendono necessaria la crescita interna del settore delle batterie.10 In risposta, nel febbraio 2022, il DOE ha emesso due avvisi di intenti per fornire 2,91 miliardi di dollari per incrementare la produzione statunitense di batterie agli ioni di litio, fondamentali per far crescere il settore energetico.11 Il DOE intende finanziare impianti di raffinazione e produzione di materiali per batterie, impianti di riciclaggio e altri impianti di produzione.
La nuova tecnologia cambierà anche il panorama della produzione delle batterie agli ioni di litio.Lilac Solutions, una startup con sede in California, offre una tecnologia in grado di recuperare12 fino al doppio della quantità di litio rispetto ai metodi tradizionali.13 Allo stesso modo, Princeton NuEnergy è un'altra startup che ha sviluppato un modo economico e sostenibile per produrre nuove batterie da quelle vecchie.14 Sebbene questo tipo di nuova tecnologia allevierà il collo di bottiglia della catena di approvvigionamento, ciò non cambia il fatto che la produzione di batterie agli ioni di litio dipende fortemente dalla disponibilità delle materie prime.Il punto rimane che la produzione mondiale di litio è concentrata in Cile, Australia, Argentina e Cina.15 Come indicato nella Figura 2 di seguito, è probabile che la dipendenza da materiali di origine estera continui nei prossimi anni fino a quando non si svilupperà ulteriormente tecnologia delle batterie che non si basa sui metalli delle terre rare.
Figura 2: future fonti di produzione di litio
B. Prezzo
In un articolo separato, Lauren Loew di Foley ha discusso di come l'impennata dei prezzi del litio riflette l'aumento della domanda di batterie, con un costo in aumento di oltre il 900% dal 2021.16 Questi aumenti dei prezzi continuano mentre l'inflazione rimane ai massimi storici.L’aumento dei costi delle batterie agli ioni di litio, insieme all’inflazione, hanno già comportato un aumento dei prezzi dei veicoli elettrici.Per ulteriori informazioni sull’impatto dell’inflazione sulla catena di fornitura, consultare il nostro articolo Problemi dell’inflazione: quattro modi chiave con cui le aziende possono affrontare l’inflazione nella catena di fornitura.
I decisori vorranno essere consapevoli dell’impatto dell’inflazione sui loro contratti che coinvolgono batterie agli ioni di litio.“Nei mercati di stoccaggio dell’energia consolidati, come gli Stati Uniti, i costi più elevati hanno portato alcuni sviluppatori a cercare di rinegoziare i prezzi dei contratti con gli acquirenti.Queste rinegoziazioni possono richiedere tempo e ritardare la messa in servizio del progetto”.afferma Helen Kou, associata allo stoccaggio di energia presso la società di ricerca BloombergNEF.17
C. Trasporto/Infiammabilità
Le batterie agli ioni di litio sono regolamentate come materiale pericoloso ai sensi delle normative sui materiali pericolosi del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti (DOT) da parte del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti Pipeline e dell'Amministrazione per la sicurezza dei materiali pericolosi (PHMSA).A differenza delle batterie standard, la maggior parte delle batterie agli ioni di litio contiene materiali infiammabili e ha una densità di energia incredibilmente elevata.Di conseguenza, le batterie agli ioni di litio possono surriscaldarsi e incendiarsi in determinate condizioni, ad esempio in caso di cortocircuito, danni fisici, progettazione o assemblaggio inadeguati.Una volta innescati, gli incendi delle celle e delle batterie al litio possono essere difficili da estinguere.18 Di conseguenza, le aziende devono essere consapevoli dei rischi potenziali e valutare le precauzioni adeguate quando sono coinvolte in transazioni che coinvolgono batterie agli ioni di litio.
Ad oggi, non esiste una ricerca conclusiva per determinare se i veicoli elettrici siano più inclini agli incendi spontanei rispetto ai veicoli tradizionali.19 La ricerca mostra che i veicoli elettrici hanno solo una probabilità dello 0,03% di accendersi, rispetto ai motori a combustione tradizionali che hanno una probabilità di accendersi dell’1,5%. .20 I veicoli ibridi, che hanno una batteria ad alto voltaggio e un motore a combustione interna, hanno la maggiore probabilità di incendio del veicolo, pari al 3,4%.21
Il 16 febbraio 2022, una nave mercantile che trasportava quasi 4.000 veicoli dalla Germania agli Stati Uniti prese fuoco nell’Oceano Atlantico.22 Quasi due settimane dopo, la nave mercantile affondò nel mezzo dell’Atlantico.Anche se non esiste alcuna dichiarazione ufficiale in merito ai guasti dei veicoli tradizionali ed elettrici a bordo, i veicoli con batterie agli ioni di litio avrebbero reso gli incendi più difficili da spegnere.
III.Conclusione
Mentre il mondo si muove verso un’energia più pulita, le domande e i problemi che coinvolgono la catena di approvvigionamento aumenteranno.Queste domande dovrebbero essere affrontate il prima possibile prima di eseguire qualsiasi contratto.Se tu o la tua azienda siete coinvolti in transazioni in cui le batterie agli ioni di litio sono una componente materiale, ci sono ostacoli significativi nella catena di approvvigionamento che dovrebbero essere affrontati nelle prime fasi delle trattative riguardanti l'approvvigionamento delle materie prime e le questioni relative ai prezzi.Alla luce della disponibilità limitata di materie prime e delle complessità legate allo sviluppo delle miniere di litio, le aziende dovrebbero cercare strade alternative per ottenere litio e altri componenti critici.Le aziende che fanno affidamento sulle batterie agli ioni di litio dovrebbero valutare e investire in una tecnologia che sia economicamente sostenibile e massimizzi la fattibilità e la riciclabilità di queste batterie per evitare problemi nella catena di approvvigionamento.In alternativa, le aziende possono stipulare accordi pluriennali per il litio.Tuttavia, data la forte dipendenza dai metalli delle terre rare per produrre batterie agli ioni di litio, le aziende dovrebbero considerare attentamente l’approvvigionamento dei metalli e altre questioni che potrebbero influenzare l’estrazione e la raffinazione, come le questioni geopolitiche.
Orario di pubblicazione: 24 settembre 2022