ऊर्जा उद्योगातील पुरवठा साखळी व्यत्यय: लिथियम-आयन बॅटरीच्या पुरवठ्यातील आव्हाने

स्वच्छ ऊर्जा आणि इलेक्ट्रिक वाहनांची वाढती मागणी यामुळे उत्पादकांना बॅटऱ्यांची गरज आहे - विशेषत: लिथियम-आयन बॅटर्‍या - नेहमीपेक्षा जास्त.बॅटरीवर चालणाऱ्या वाहनांच्या वेगवान संक्रमणाची उदाहरणे सर्वत्र आहेत: युनायटेड स्टेट्स पोस्टल सर्व्हिसने जाहीर केले की त्याच्या नेक्स्ट जनरेशन डिलिव्हरी वाहनांपैकी किमान 40% आणि इतर व्यावसायिक वाहने इलेक्ट्रिक वाहने असतील, Amazon ने डझनभर शहरांमध्ये रिव्हियन डिलिव्हरी व्हॅन वापरण्यास सुरुवात केली आहे, आणि वॉलमार्टने 4,500 इलेक्ट्रिक डिलिव्हरी व्हॅन खरेदी करण्याचा करार केला.या प्रत्येक रूपांतरणासह, बॅटरीच्या पुरवठा साखळीवरील ताण अधिक तीव्र होतो.हा लेख लिथियम-आयन बॅटरी उद्योगाचे विहंगावलोकन प्रदान करेल आणि या बॅटरीच्या उत्पादनावर आणि भविष्यावर परिणाम करणाऱ्या वर्तमान पुरवठा साखळी समस्या.

I. लिथियम-आयन बॅटरी विहंगावलोकन

लिथियम-आयन बॅटरी उद्योग कच्च्या मालाच्या उत्खनन आणि बॅटरीच्या उत्पादनावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असतो - हे दोन्ही पुरवठा साखळी हस्तक्षेपास असुरक्षित आहेत.

लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये प्रामुख्याने चार प्रमुख घटक असतात: कॅथोड, एनोड, विभाजक आणि इलेक्ट्रोलाइट, आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. उच्च स्तरावर, कॅथोड (लिथियम आयन तयार करणारा घटक) लिथियम ऑक्साईडने बनलेला असतो. एनोड (लिथियम आयन संचयित करणारा घटक) सामान्यतः ग्रेफाइटपासून बनविला जातो.इलेक्ट्रोलाइट हे एक माध्यम आहे जे क्षार, सॉल्व्हेंट्स आणि अॅडिटिव्ह्जने बनलेल्या लिथियम आयनची मुक्त हालचाल करण्यास परवानगी देते.शेवटी, विभाजक हा कॅथोड आणि एनोडमधील परिपूर्ण अडथळा आहे.

कॅथोड हा या लेखाशी संबंधित महत्त्वाचा घटक आहे कारण येथेच पुरवठा साखळी समस्या उद्भवण्याची शक्यता असते.कॅथोडची रचना बॅटरीच्या वापरावर खूप अवलंबून असते.2

अर्ज आवश्यक घटक

भ्रमणध्वनी

कॅमेरे

लॅपटॉप कोबाल्ट आणि लिथियम

पॉवर टूल्स

वैद्यकीय उपकरणे मॅंगनीज आणि लिथियम

or

निकेल-कोबाल्ट-मँगनीज आणि लिथियम

or

फॉस्फेट आणि लिथियम

नवीन सेल फोन, कॅमेरे आणि संगणकांची व्यापकता आणि सतत मागणी लक्षात घेता, कोबाल्ट आणि लिथियम हे लिथियम-आयन बॅटरीच्या उत्पादनातील सर्वात मौल्यवान कच्चा माल आहेत आणि आज पुरवठा साखळी व्यत्ययांचा सामना करत आहेत.

लिथियम-आयन बॅटरीच्या निर्मितीमध्ये तीन महत्त्वपूर्ण टप्पे आहेत: (1) कच्च्या मालासाठी खाणकाम, (2) कच्च्या मालाचे शुद्धीकरण आणि (3) स्वतः बॅटरीचे उत्पादन आणि उत्पादन.या प्रत्येक टप्प्यावर, पुरवठा शृंखला समस्या आहेत ज्यांना उत्पादनाच्या दरम्यान समस्या उद्भवण्याची वाट पाहण्याऐवजी कराराच्या वाटाघाटी दरम्यान संबोधित केले पाहिजे.

II.बॅटरी उद्योगातील पुरवठा साखळी समस्या

A. उत्पादन

चीन सध्या जागतिक लिथियम-आयन बॅटरी पुरवठा साखळीवर वर्चस्व गाजवत आहे, 2021.3 मध्ये जागतिक बाजारपेठेत प्रवेश केलेल्या सर्व लिथियम-आयन बॅटऱ्यांपैकी 79% उत्पादन करत आहे, बॅटरी स्टोरेज आणि इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी 61% जागतिक लिथियम रिफाइनिंग आणि 100% प्रक्रियेवर देशाचे नियंत्रण आहे. बॅटरी एनोड्ससाठी वापरल्या जाणार्‍या नैसर्गिक ग्रेफाइटचा.5 लिथियम-आयन बॅटरी उद्योगात चीनचे वर्चस्व आणि संबंधित दुर्मिळ पृथ्वी घटक हे कंपन्या आणि सरकार दोघांसाठीही चिंतेचे कारण आहेत.

कोविड-19, युक्रेनमधील युद्ध आणि अपरिहार्य भू-राजकीय अशांतता यांचा जागतिक पुरवठा साखळींवर परिणाम होत राहील.इतर कोणत्याही उद्योगाप्रमाणेच, ऊर्जा क्षेत्रावर या घटकांचा प्रभाव राहिला आहे आणि राहील.कोबाल्ट, लिथियम आणि निकेल—बॅटरींच्या उत्पादनातील महत्त्वाची सामग्री—सप्लाय चेन जोखमींशी निगडित आहेत कारण उत्पादन आणि प्रक्रिया भौगोलिकदृष्ट्या केंद्रित आहेत आणि कार्यक्षेत्रांवर वर्चस्व आहे ज्यांच्यावर श्रम आणि मानवी हक्कांचे उल्लंघन केल्याचा आरोप आहे.अतिरिक्त माहितीसाठी, भू-राजकीय जोखमीच्या युगात पुरवठा साखळी व्यत्यय व्यवस्थापित करण्यावरील आमचा लेख पहा.

अर्जेंटिना लिथियमसाठी जागतिक भांडणातही आघाडीवर आहे कारण सध्या जगातील केवळ दोन खाणी कार्यरत असलेल्या 21% साठ्यात त्याचा वाटा आहे. 6 चीनप्रमाणेच अर्जेंटिना कच्च्या मालाच्या खाणकामात लक्षणीय शक्ती वापरतो आणि त्याचा विस्तार करण्याची योजना आखत आहे. तेरा नियोजित खाणी आणि संभाव्य डझनभर अधिक कामांसह, लिथियम पुरवठा साखळीत आणखी प्रभाव पाडेल.

युरोपियन देश देखील त्यांचे उत्पादन वाढवत आहेत, युरोपियन युनियन 2025 पर्यंत जागतिक उत्पादन क्षमतेच्या 11% सह लिथियम-आयन बॅटरियांचा जगातील दुसरा सर्वात मोठा उत्पादक बनणार आहे.7

अलीकडील प्रयत्न असूनही, 8 युनायटेड स्टेट्समध्ये दुर्मिळ पृथ्वी धातूंच्या खाणकाम किंवा शुद्धीकरणात लक्षणीय उपस्थिती नाही.यामुळे, लिथियम-आयन बॅटरी तयार करण्यासाठी युनायटेड स्टेट्स मोठ्या प्रमाणावर परदेशी स्त्रोतांवर अवलंबून आहे.जून 2021 मध्ये, यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (DOE) ने मोठ्या क्षमतेच्या बॅटरी पुरवठा साखळीचे पुनरावलोकन प्रकाशित केले आणि संपूर्ण घरगुती बॅटरी पुरवठा साखळीला समर्थन देण्यासाठी गंभीर सामग्रीसाठी देशांतर्गत उत्पादन आणि प्रक्रिया क्षमता स्थापित करण्याची शिफारस केली. 9 DOE ने निर्धारित केले की बहुविध ऊर्जा तंत्रज्ञान हे असुरक्षित आणि अस्थिर परदेशी स्त्रोतांवर जास्त अवलंबून आहेत-बॅटरी उद्योगाची देशांतर्गत वाढ आवश्यक आहे.10 प्रतिसाद म्हणून, DOE ने फेब्रुवारी 2022 मध्ये अमेरिकेच्या लिथियम-आयन बॅटरीच्या उत्पादनाला चालना देण्यासाठी $2.91 अब्ज प्रदान करण्याच्या हेतूच्या दोन नोटिस जारी केल्या. ऊर्जा क्षेत्राची वाढ.11 बॅटरी सामग्री, पुनर्वापर सुविधा आणि इतर उत्पादन सुविधांसाठी शुद्धीकरण आणि उत्पादन संयंत्रांना निधी देण्याचा DOEचा मानस आहे.

नवीन तंत्रज्ञान लिथियम-आयन बॅटरी उत्पादनाची लँडस्केप देखील बदलेल.Lilac Solutions, एक कॅलिफोर्निया-आधारित स्टार्टअप कंपनी, तंत्रज्ञान देते जे पारंपारिक पद्धतींपेक्षा 12 ते दुप्पट लिथियम पुनर्प्राप्त करू शकते.13 त्याचप्रमाणे, प्रिन्स्टन NuEnergy हे आणखी एक स्टार्टअप आहे ज्याने जुन्या बॅटरीपासून नवीन बॅटरी बनवण्याचा स्वस्त, टिकाऊ मार्ग विकसित केला आहे.14 जरी या प्रकारचे नवीन तंत्रज्ञान पुरवठा साखळीतील अडथळे कमी करेल, परंतु लिथियम-आयन बॅटरीचे उत्पादन कच्च्या स्रोत सामग्रीच्या उपलब्धतेवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असते हे तथ्य बदलत नाही.सर्वात महत्त्वाची गोष्ट अशी आहे की जगातील विद्यमान लिथियम उत्पादन चिली, ऑस्ट्रेलिया, अर्जेंटिना आणि चीनमध्ये केंद्रित आहे. 15 खालील आकृती 2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, पुढील काही वर्षे पुढील विकास होईपर्यंत परकीय-स्रोत सामग्रीवर अवलंबून राहण्याची शक्यता आहे. बॅटरी तंत्रज्ञान जे दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंवर अवलंबून नाही.

आकृती 2: भविष्यातील लिथियम उत्पादन स्रोत

B. किंमत

एका वेगळ्या लेखात, फॉलीच्या लॉरेन लोव यांनी लिथियमच्या किमतीतील वाढ बॅटरीच्या वाढीव मागणीला कशी प्रतिबिंबित करते यावर चर्चा केली, 2021.16 पासून किंमत 900% पेक्षा जास्त वाढली आहे कारण महागाई सर्वकालीन उच्च पातळीवर राहिली आहे.लिथियम-आयन बॅटरीच्या वाढत्या किमती आणि महागाईचा परिणाम आधीच इलेक्ट्रिक वाहनांच्या किमतीत वाढ झाला आहे.पुरवठा साखळीवरील चलनवाढीच्या प्रभावाविषयी अतिरिक्त माहितीसाठी, आमचा लेख इन्फ्लेशन वेस: कंपन्यांसाठी चार प्रमुख मार्ग पुरवठा साखळीतील महागाईला संबोधित करण्यासाठी पहा.

लिथियम-आयन बॅटर्‍यांचा समावेश असलेल्या त्यांच्या करारांवर चलनवाढीच्या प्रभावाची जाणीव निर्णयकर्त्यांना हवी असते.“अमेरिकेसारख्या सुस्थापित ऊर्जा साठवणुकीच्या बाजारपेठांमध्ये, उच्च खर्चामुळे काही विकासक ऑफटेकर्ससोबत कराराच्या किमतींवर पुन्हा चर्चा करू पाहत आहेत.या फेरनिगोशिएशनला वेळ लागू शकतो आणि प्रकल्प सुरू होण्यास विलंब होऊ शकतो.ब्लूमबर्ग एनईएफ.१७ या संशोधन कंपनीतील ऊर्जा साठवण सहयोगी हेलन कौ म्हणतात

C. वाहतूक/ज्वलनशीलता

यूएस डिपार्टमेंट ऑफ ट्रान्सपोर्टेशन पाइपलाइन आणि घातक पदार्थ सुरक्षा प्रशासन (PHMSA) द्वारे यूएस डिपार्टमेंट ऑफ ट्रान्सपोर्टेशनच्या (DOT) धोकादायक सामग्री नियमांनुसार लिथियम-आयन बॅटरीचे नियमन धोकादायक सामग्री म्हणून केले जाते.मानक बॅटरीच्या विपरीत, बहुतेक लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये ज्वलनशील पदार्थ असतात आणि अविश्वसनीयपणे उच्च ऊर्जा घनता असते.परिणामी, शॉर्ट सर्किट, भौतिक नुकसान, अयोग्य डिझाइन किंवा असेंब्ली यासारख्या विशिष्ट परिस्थितींमध्ये लिथियम-आयन बॅटरी जास्त गरम होऊ शकतात आणि प्रज्वलित होऊ शकतात.एकदा प्रज्वलित झाल्यानंतर, लिथियम सेल आणि बॅटरीची आग विझवणे कठीण होऊ शकते.18 परिणामी, कंपन्यांना संभाव्य धोक्यांची जाणीव असणे आवश्यक आहे आणि लिथियम-आयन बॅटरीचा समावेश असलेल्या व्यवहारांमध्ये गुंतलेली असताना योग्य खबरदारीचे मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे.

आजपर्यंत, पारंपारिक वाहनांच्या तुलनेत इलेक्ट्रिक वाहनांना उत्स्फूर्त आग लागण्याची शक्यता अधिक आहे की नाही हे ठरवण्यासाठी कोणतेही निर्णायक संशोधन झालेले नाही. १९ संशोधनात असे दिसून आले आहे की विद्युत वाहनांना प्रज्वलित होण्याची शक्यता फक्त ०.०३% असते, पारंपारिक ज्वलन इंजिनांच्या तुलनेत प्रज्वलित होण्याची शक्यता १.५% असते. .20 हायब्रीड वाहने - ज्यात उच्च व्होल्टेज बॅटरी आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिन असते - वाहनांना आग लागण्याची सर्वाधिक शक्यता 3.4%.21 असते

16 फेब्रुवारी 2022 रोजी, जर्मनीहून युनायटेड स्टेट्सकडे सुमारे 4,000 वाहने घेऊन जाणाऱ्या मालवाहू जहाजाला अटलांटिक महासागरात आग लागली. जवळपास दोन आठवड्यांनंतर, मालवाहू जहाज अटलांटिकच्या मध्यभागी बुडाले.बोर्डावरील पारंपारिक आणि इलेक्ट्रिक वाहने तुटल्याबद्दल कोणतेही अधिकृत विधान नसले तरी, लिथियम-आयन बॅटरी वाहनांमुळे आग विझवणे कठीण झाले असते.

III.निष्कर्ष

जसजसे जग स्वच्छ ऊर्जेकडे वाटचाल करत आहे, तसतसे पुरवठा साखळीतील प्रश्न आणि समस्या वाढतील.कोणत्याही कराराची अंमलबजावणी करण्यापूर्वी हे प्रश्न शक्य तितक्या लवकर संबोधित केले पाहिजेत.जर तुम्ही किंवा तुमची कंपनी अशा व्यवहारांमध्ये गुंतलेली असाल जिथे लिथियम-आयन बॅटरी एक भौतिक घटक आहेत, तर पुरवठा साखळीतील महत्त्वपूर्ण अडथळे आहेत ज्यांना कच्च्या मालाच्या सोर्सिंग आणि किंमत समस्यांबाबत वाटाघाटी दरम्यान लवकर संबोधित केले पाहिजे.कच्च्या मालाची मर्यादित उपलब्धता आणि लिथियम खाणी विकसित करण्यामध्ये गुंतलेली गुंतागुंत लक्षात घेता, कंपन्यांनी लिथियम आणि इतर गंभीर घटक मिळविण्यासाठी पर्यायी मार्ग शोधले पाहिजेत.लिथियम-आयन बॅटरीवर अवलंबून असलेल्या कंपन्यांनी पुरवठा-साखळी समस्या टाळण्यासाठी या बॅटरीची व्यवहार्यता आणि पुनर्वापरक्षमता जास्तीत जास्त आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य असलेल्या तंत्रज्ञानाचे मूल्यांकन आणि गुंतवणूक करावी.वैकल्पिकरित्या, कंपन्या लिथियमसाठी अनेक वर्षांचे करार करू शकतात.तथापि, लिथियम-आयन बॅटर्‍या तयार करण्यासाठी दुर्मिळ पृथ्वीवरील धातूंवर जास्त अवलंबून असल्याने, कंपन्यांनी धातूंच्या सोर्सिंगचा आणि भू-राजकीय समस्यांसारख्या खाणकाम आणि शुद्धीकरणावर परिणाम करू शकणार्‍या इतर मुद्द्यांवर जोरदारपणे विचार केला पाहिजे.