クリーンエネルギーへの取り組みと電気自動車の需要の増加により、メーカーはこれまで以上にバッテリー、特にリチウムイオンバッテリーを必要としています。バッテリー駆動車両への移行が加速している例はいたるところにあります。米国郵便公社は、次世代配送車両およびその他の商用車両の少なくとも 40% が電気自動車になると発表し、アマゾンは 12 以上の都市で Rivian 配送バンの使用を開始しました。そしてウォルマートは4,500台の電気配達用バンを購入する契約を締結した。こうした転換のたびに、バッテリーのサプライチェーンにかかる負担は増大します。この記事では、リチウムイオン電池業界の概要と、これらの電池の生産と将来に影響を与える現在のサプライチェーンの問題について説明します。
I. リチウムイオン電池の概要
リチウムイオン電池業界は、原材料の採掘と電池の生産に大きく依存しており、どちらもサプライチェーンの干渉を受けやすいものです。
図 1 に示すように、リチウムイオン電池は主に、正極、負極、セパレータ、電解質の 4 つの主要なコンポーネントで構成されています。大まかに言えば、正極 (リチウムイオンを生成するコンポーネント) は酸化リチウムで構成されています。1アノード（リチウムイオンを貯蔵する部品）は通常、グラファイトで作られています。電解質は、塩、溶媒、添加剤で構成されるリチウムイオンの自由な移動を可能にする媒体です。最後に、セパレーターはカソードとアノードの間の絶対的な障壁です。
カソードはサプライチェーンの問題が最も発生する可能性が高い場所であるため、この記事に関連する重要なコンポーネントです。正極の組成は、電池の用途に大きく依存します2。
アプリケーションに必要な要素
携帯電話
カメラ
ノートパソコン コバルトとリチウム
パワーツール
医療機器のマンガンとリチウム
or
ニッケル・コバルト・マンガンおよびリチウム
or
リン酸塩とリチウム
新しい携帯電話、カメラ、コンピューターの普及と継続的な需要を考慮すると、コバルトとリチウムはリチウムイオン電池の生産において最も貴重な原材料であり、現在すでにサプライチェーンの中断に直面しています。
リチウムイオン電池の製造には、(1) 原材料の採掘、(2) 原材料の精製、(3) 電池自体の生産と製造の 3 つの重要な段階があります。これらの各段階では、生産過程で問題が発生するのを待つのではなく、契約交渉中に対処する必要があるサプライチェーンの問題があります。
II.電池業界におけるサプライチェーンの問題
A. 生産
中国は現在、世界のリチウムイオン電池のサプライチェーンを支配しており、2021 年に世界市場に投入されたすべてのリチウムイオン電池の 79% を生産しています3。同国はさらに蓄電池および電気自動車用の世界のリチウム精製の 61%4、加工の 100% を管理しています。 5 リチウムイオン電池産業および関連する希土類元素における中国の支配的な地位は、企業と政府の両方にとって懸念の原因となっています。
新型コロナウイルス感染症、ウクライナ戦争、避けられない地政学的不安は、今後も世界のサプライチェーンに影響を与えるだろう。他の業界と同様に、エネルギー部門もこれらの要因の影響を受けてきましたし、今後も影響を受け続けるでしょう。コバルト、リチウム、ニッケルなど電池の生産に不可欠な材料は、生産と加工が地理的に集中しており、労働と人権を侵害しているとされる管轄区域によって支配されているため、サプライチェーンのリスクにさらされています。詳細については、地政学的リスクの時代におけるサプライチェーンの混乱の管理に関する記事を参照してください。
アルゼンチンはまた、現在世界の埋蔵量の 21% を占め、稼働している鉱山は 2 つだけであるため、世界的なリチウム争奪戦の最前線に立っています6。リチウムのサプライチェーンにはさらに影響力があり、13の鉱山が計画されており、さらに数十の鉱山が建設される可能性がある。
欧州諸国も生産を拡大しており、欧州連合は 2025 年までに世界の生産能力の 11% を占め、世界で第 2 位のリチウムイオン電池生産国となる予定です。7
最近の取り組みにもかかわらず 8、米国はレアアース金属の採掘や精製において大きな存在感を持っていません。このため、米国はリチウムイオン電池の生産を海外資源に大きく依存している。2021 年 6 月、米国エネルギー省 (DOE) は大容量バッテリーのサプライチェーンのレビューを発表し、完全な国産バッテリーのサプライチェーンをサポートするために重要な材料の国内生産および加工能力を確立することを推奨しました9。DOE は、複数のエネルギーが必要であると判断しました。技術は安全で不安定な海外供給源に大きく依存しており、電池産業の国内成長が必要である10。 これに応じて、DOEは2022年2月に2回の意向通知を発行し、米国のリチウムイオン電池の生産を促進するために29億1000万ドルを提供した。 DOE は、電池材料の精製および生産工場、リサイクル施設、その他の製造施設に資金を提供する予定です。
新しい技術は、リチウムイオン電池生産の状況も変えるでしょう。カリフォルニアに本拠を置くスタートアップ企業である Lilac Solutions は、従来の方法に比べて最大 2 倍の量のリチウムを回収できる技術 12 を提供しています 13。同様に、Princeton NuEnergy も、古い電池から新しい電池を作る安価で持続可能な方法を開発した新興企業です 14。この種の新技術はサプライチェーンのボトルネックを緩和しますが、リチウムイオン電池の生産が原材料の入手可能性に大きく依存しているという事実は変わりません。結論としては、世界の既存のリチウム生産がチリ、オーストラリア、アルゼンチン、中国に集中しているということである15。 以下の図 2 に示すように、リチウムのさらなる開発が行われるまで、今後数年間は海外調達材料への依存が続く可能性が高い。レアアース金属に依存しない電池技術。
図 2: 将来のリチウム生産源
B. 価格
別の記事で、フォーリー社のローレン・ロウ氏は、リチウムの価格高騰がバッテリー需要の増加をどのように反映しており、2021 年以来コストが 900% 以上上昇していると論じた。16 インフレ率が史上最高水準にある中、こうした価格高騰は続いている。リチウムイオン電池のコスト上昇とインフレにより、電気自動車の価格はすでに上昇しています。サプライチェーンに対するインフレの影響の詳細については、記事「インフレの問題: 企業がサプライチェーンのインフレに対処するための 4 つの主要な方法」を参照してください。
意思決定者は、リチウムイオン電池に関する契約に対するインフレの影響を認識する必要があるでしょう。「米国のような確立されたエネルギー貯蔵市場では、コストの上昇により、一部の開発業者はオフテイカーとの契約価格の再交渉を検討しています。こうした再交渉には時間がかかり、プロジェクトの開始が遅れる可能性があります。」調査会社ブルームバーグNEFのエネルギー貯蔵アソシエイトであるヘレン・コウ氏は言う。17
C. 輸送/可燃性
リチウムイオン電池は、米国運輸省パイプライン危険物安全局 (PHMSA) により、米国運輸省 (DOT) の危険物規制に基づいて危険物として規制されています。標準的なバッテリーとは異なり、ほとんどのリチウムイオンバッテリーには可燃性物質が含まれており、非常に高いエネルギー密度を持っています。その結果、リチウムイオン電池は、短絡、物理的損傷、不適切な設計、組み立てなどの特定の条件下で過熱して発火する可能性があります。リチウム電池およびバッテリーの火災は、一度発火すると消すのが難しい場合があります18。そのため、企業は、リチウムイオン電池に関する取引に従事する際には、潜在的なリスクを認識し、適切な予防措置を評価する必要があります。
現在までのところ、電気自動車が従来の自動車と比較して自然発火しやすいかどうかを決定する決定的な研究はありません19。研究によると、従来の内燃エンジンの発火確率は 1.5% であるのに対し、電気自動車の発火確率は 0.03% のみであることが示されています。 .20 高電圧バッテリーと内燃エンジンを搭載したハイブリッド車は、車両火災の可能性が 3.4% と最も高くなります。21
2022 年 2 月 16 日、ドイツから米国へ約 4,000 台の車両を積んだ貨物船が大西洋で火災を起こしました22。2 週間近く後、貨物船は大西洋の真ん中で沈没しました。搭載されていた従来型車両と電気自動車の故障については公式発表はないが、リチウムイオン電池車両であれば火災の消火がより困難になったであろう。
Ⅲ．結論
世界がよりクリーンなエネルギーに向かうにつれて、サプライチェーンに関わる疑問や問題が増大するでしょう。これらの質問は、契約を締結する前にできるだけ早く解決する必要があります。あなたまたはあなたの会社がリチウムイオン電池が材料コンポーネントである取引に関与している場合、原材料の調達と価格の問題に関する交渉の早い段階で対処する必要がある重大なサプライチェーンのハードルがあります。原材料の入手可能性が限られていることと、リチウム鉱山の開発に伴う複雑さを考慮すると、企業はリチウムやその他の重要な成分を入手するための代替手段に目を向けるべきです。リチウムイオン電池に依存している企業は、サプライチェーンの問題を回避するために、経済的に実行可能であり、これらの電池の実行可能性とリサイクル可能性を最大化する技術を評価し、投資する必要があります。あるいは、企業はリチウムに関して複数年契約を結ぶこともできます。しかし、リチウムイオン電池の製造にレアアース金属への依存度が高いことを考えると、企業は金属の調達や、地政学的問題など採掘や精製に影響を与える可能性のあるその他の問題について十分に検討する必要がある。
投稿日時: 2022 年 9 月 24 日