Met de drang naar schone energie en de toegenomen vraag naar elektrische voertuigen hebben fabrikanten batterijen – met name lithium-ionbatterijen – meer dan ooit nodig.Voorbeelden van de steeds snellere transitie naar door batterijen aangedreven voertuigen zijn overal te vinden: de United States Postal Service heeft aangekondigd dat minstens 40% van zijn Next Generation Delivery Vehicles en andere commerciële voertuigen elektrische voertuigen zullen zijn, Amazon is in meer dan een dozijn steden Rivian-bestelwagens gaan gebruiken, en Walmart voerden een overeenkomst uit om 4.500 elektrische bestelwagens aan te schaffen.Bij elk van deze conversies wordt de druk op de toeleveringsketen voor batterijen steeds groter.Dit artikel geeft een overzicht van de lithium-ionbatterijindustrie en de huidige problemen in de toeleveringsketen die van invloed zijn op de productie en de toekomst van deze batterijen.
I. Overzicht lithium-ionbatterijen
De lithium-ionbatterij-industrie is sterk afhankelijk van de winning van grondstoffen en de productie van batterijen, die beide kwetsbaar zijn voor verstoringen in de toeleveringsketen.
Lithium-ionbatterijen bestaan hoofdzakelijk uit vier belangrijke componenten: een kathode, anode, separator en elektrolyt, zoals weergegeven in figuur 1. Op een hoog niveau bestaat de kathode (de component die lithiumionen produceert) uit lithiumoxide.1 De anode (het onderdeel dat de lithiumionen opslaat) is doorgaans gemaakt van grafiet.De elektrolyt is een medium dat de vrije beweging van de lithiumionen mogelijk maakt en bestaat uit zouten, oplosmiddelen en additieven.Ten slotte is de separator de absolute barrière tussen de kathode en de anode.
De kathode is het cruciale onderdeel dat relevant is voor dit artikel, omdat de kans het grootst is dat zich hier problemen met de toeleveringsketen voordoen.De samenstelling van de kathode is sterk afhankelijk van de toepassing van de batterij.2
Vereiste elementen voor toepassing
Telefoons
Camera's
Laptops Kobalt en Lithium
Elektrisch gereedschap
Medische apparatuur Mangaan en lithium
or
Nikkel-kobalt-mangaan en lithium
or
Fosfaat en Lithium
Gezien de prevalentie en aanhoudende vraag naar nieuwe mobiele telefoons, camera's en computers zijn kobalt en lithium de meest waardevolle grondstoffen bij de productie van lithium-ionbatterijen en worden ze vandaag de dag al geconfronteerd met onderbrekingen in de toeleveringsketen.
Er zijn drie cruciale fasen in de productie van lithium-ionbatterijen: (1) het winnen van grondstoffen, (2) het raffineren van de grondstoffen, en (3) het produceren en vervaardigen van de batterijen zelf.In elk van deze fasen zijn er problemen met de toeleveringsketen die moeten worden aangepakt tijdens contractonderhandelingen, in plaats van te wachten tot de problemen zich tijdens de productie voordoen.
II.Supply Chain-problemen binnen de batterij-industrie
A. Productie
China domineert momenteel de mondiale toeleveringsketen van lithium-ionbatterijen en produceert 79% van alle lithium-ionbatterijen die in 2021 op de wereldmarkt kwamen.3 Het land controleert verder 61% van de wereldwijde lithiumraffinage voor batterijopslag en elektrische voertuigen4 en 100% van de verwerking van natuurlijk grafiet dat wordt gebruikt voor batterijanodes.5 De dominante positie van China in de lithium-ion batterij-industrie en de daarmee samenhangende zeldzame aardmetalen is reden tot zorg voor zowel bedrijven als overheden.
COVID-19, de oorlog in Oekraïne en de onvermijdelijke geopolitieke onrust zullen de mondiale toeleveringsketens blijven beïnvloeden.Net als elke andere sector is en zal de energiesector door deze factoren worden beïnvloed.Kobalt, lithium en nikkel – cruciale materialen bij de productie van batterijen – worden blootgesteld aan risico’s in de toeleveringsketen omdat de productie en verwerking geografisch geconcentreerd zijn en worden gedomineerd door rechtsgebieden waarvan wordt beweerd dat ze de arbeids- en mensenrechten schenden.Zie voor meer informatie ons artikel over het beheren van verstoringen in de toeleveringsketen in een tijdperk van geopolitieke risico's.
Argentinië loopt ook voorop in de mondiale strijd om lithium, aangezien het momenteel 21% van de wereldreserves voor zijn rekening neemt en slechts twee mijnen in bedrijf zijn.6 Net als China heeft Argentinië aanzienlijke macht in de winning van grondstoffen en is het van plan zijn activiteiten uit te breiden. verdere invloed in de lithiumtoeleveringsketen, met dertien geplande mijnen en mogelijk nog tientallen meer in de maak.
Europese landen verhogen ook hun productie, waarbij de Europese Unie op het punt staat om tegen 2025 de op één na grootste producent van lithium-ionbatterijen ter wereld te worden, met 11% van de mondiale productiecapaciteit.7
Ondanks recente inspanningen8 zijn de Verenigde Staten niet significant aanwezig in de mijnbouw of raffinage van zeldzame aardmetalen.Hierdoor zijn de Verenigde Staten voor de productie van lithium-ionbatterijen sterk afhankelijk van buitenlandse bronnen.In juni 2021 publiceerde het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) een overzicht van de toeleveringsketen voor batterijen met grote capaciteit en adviseerde het om binnenlandse productie- en verwerkingscapaciteiten voor kritieke materialen op te zetten ter ondersteuning van een volledig binnenlandse toeleveringsketen voor batterijen.9 De DOE stelde vast dat meerdere energiebronnen technologieën zijn sterk afhankelijk van onzekere en onstabiele buitenlandse bronnen, wat de binnenlandse groei van de batterij-industrie noodzakelijk maakt.10 Als reactie hierop heeft de DOE in februari 2022 twee intentieverklaringen uitgegeven om 2,91 miljard dollar ter beschikking te stellen om de Amerikaanse productie van lithium-ionbatterijen die van cruciaal belang zijn voor de economie te stimuleren. de energiesector laten groeien.11 De DOE is van plan raffinage- en productie-installaties voor batterijmaterialen, recyclingfaciliteiten en andere productiefaciliteiten te financieren.
Nieuwe technologie zal ook het landschap van de productie van lithium-ionbatterijen veranderen.Lilac Solutions, een in Californië gevestigd startend bedrijf, biedt technologie aan die tot tweemaal zoveel lithium kan terugwinnen12 als traditionele methoden.13 Op dezelfde manier is Princeton NuEnergy een andere startup die een goedkope, duurzame manier heeft ontwikkeld om nieuwe batterijen te maken van oude.14 Hoewel dit soort nieuwe technologie het knelpunt in de toeleveringsketen zal verlichten, verandert dit niets aan het feit dat de productie van lithium-ionbatterijen sterk afhankelijk is van de beschikbaarheid van grondstoffen.Het komt er op neer dat de bestaande lithiumproductie in de wereld geconcentreerd is in Chili, Australië, Argentinië en China.15 Zoals aangegeven in figuur 2 hieronder zal de afhankelijkheid van materialen uit buitenlandse bronnen waarschijnlijk de komende jaren blijven voortduren totdat de verdere ontwikkeling van batterijtechnologie die niet afhankelijk is van zeldzame aardmetalen.
Figuur 2: Toekomstige bronnen voor lithiumproductie
B. Prijs
In een apart artikel besprak Lauren Loew van Foley hoe de prijsstijging van lithium een weerspiegeling is van de toegenomen vraag naar batterijen, waarbij de kosten sinds 2021 met meer dan 900% zijn gestegen.16 Deze prijsstijgingen gaan door terwijl de inflatie op een recordhoogte blijft.De stijgende kosten van lithium-ionbatterijen, in combinatie met de inflatie, hebben al geleid tot prijsstijgingen voor elektrische voertuigen.Voor meer informatie over de impact van inflatie op de toeleveringsketen, zie ons artikel Inflatieproblemen: vier belangrijke manieren waarop bedrijven de inflatie in de toeleveringsketen kunnen aanpakken.
Beslissers zullen zich bewust willen zijn van de impact van de inflatie op hun contracten met lithium-ionbatterijen.“In gevestigde markten voor energieopslag, zoals de VS, hebben hogere kosten ertoe geleid dat sommige ontwikkelaars opnieuw met afnemers over contractprijzen willen onderhandelen.Deze heronderhandelingen kunnen tijd vergen en de ingebruikname van projecten vertragen.”zegt Helen Kou, medewerker energieopslag bij het onderzoeksbureau BloombergNEF.17
C. Transport/ontvlambaarheid
Lithium-ionbatterijen worden gereguleerd als gevaarlijk materiaal onder de Hazardous Materials Regulations van het Amerikaanse Department of Transportation (DOT) door het Amerikaanse Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA).In tegenstelling tot standaardbatterijen bevatten de meeste lithium-ionbatterijen brandbare materialen en hebben ze een ongelooflijk hoge energiedichtheid.Als gevolg hiervan kunnen de lithium-ionbatterijen onder bepaalde omstandigheden oververhit raken en ontbranden, zoals bij kortsluiting, fysieke schade, onjuist ontwerp of montage.Eenmaal ontstoken kunnen lithiumcel- en batterijbranden moeilijk te blussen zijn.18 Als gevolg hiervan moeten bedrijven zich bewust zijn van de potentiële risico's en de juiste voorzorgsmaatregelen evalueren wanneer ze betrokken zijn bij transacties waarbij lithium-ionbatterijen betrokken zijn.
Tot op heden is er geen sluitend onderzoek om te bepalen of elektrische voertuigen gevoeliger zijn voor spontane branden in vergelijking met traditionele voertuigen.19 Uit onderzoek blijkt dat elektrische voertuigen slechts 0,03% kans hebben om te ontbranden, vergeleken met traditionele verbrandingsmotoren met een kans van 1,5% om te ontbranden. .20 Hybride voertuigen – die een hoogspanningsaccu en een verbrandingsmotor hebben – hebben met 3,4% de grootste kans op een voertuigbrand.21
Op 16 februari 2022 vloog een vrachtschip met bijna 4.000 voertuigen van Duitsland naar de Verenigde Staten in brand in de Atlantische Oceaan.22 Bijna twee weken later zonk het vrachtschip midden op de Atlantische Oceaan.Hoewel er geen officiële verklaring is over het defect raken van traditionele en elektrische voertuigen aan boord, zouden de voertuigen met lithium-ionbatterijen de branden moeilijker te blussen hebben gemaakt.
III.Conclusie
Naarmate de wereld zich richting schonere energie beweegt, zullen de vragen en problemen met betrekking tot de toeleveringsketen toenemen.Deze vragen moeten zo snel mogelijk worden beantwoord voordat een contract wordt uitgevoerd.Als u of uw bedrijf betrokken bent bij transacties waarbij lithium-ionbatterijen een materieel onderdeel vormen, zijn er aanzienlijke hindernissen in de toeleveringsketen die al in een vroeg stadium moeten worden aangepakt tijdens de onderhandelingen over de inkoop van grondstoffen en prijskwesties.In het licht van de beperkte beschikbaarheid van grondstoffen en de complexiteit die gepaard gaat met de ontwikkeling van lithiummijnen, moeten bedrijven zoeken naar alternatieve manieren om lithium en andere cruciale componenten te verkrijgen.Bedrijven die afhankelijk zijn van lithium-ionbatterijen moeten technologie evalueren en erin investeren die economisch levensvatbaar is en de levensvatbaarheid en recycleerbaarheid van deze batterijen maximaliseert om problemen met de toeleveringsketen te voorkomen.Als alternatief kunnen bedrijven meerjarige overeenkomsten sluiten voor lithium.Gezien de grote afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen voor de productie van lithium-ionbatterijen moeten bedrijven echter goed nadenken over de herkomst van de metalen en andere kwesties die van invloed kunnen zijn op de mijnbouw en raffinage, zoals geopolitieke kwesties.
Posttijd: 24 september 2022