W obliczu dążenia do czystej energii i zwiększonego zapotrzebowania na pojazdy elektryczne producenci potrzebują akumulatorów – w szczególności akumulatorów litowo-jonowych – bardziej niż kiedykolwiek.Przykłady przyspieszającego przejścia na pojazdy zasilane akumulatorami są wszędzie: poczta Stanów Zjednoczonych ogłosiła, że co najmniej 40% pojazdów dostawczych nowej generacji, a inne pojazdy użytkowe będzie pojazdami elektrycznymi, Amazon zaczął korzystać z samochodów dostawczych Rivian w kilkunastu miastach, i Walmart podpisały umowę na zakup 4500 elektrycznych samochodów dostawczych.Z każdą taką konwersją wzrasta obciążenie łańcucha dostaw akumulatorów.W tym artykule dokonamy przeglądu branży akumulatorów litowo-jonowych oraz bieżących problemów w łańcuchu dostaw wpływających na produkcję i przyszłość tych akumulatorów.
I. Przegląd baterii litowo-jonowej
Przemysł akumulatorów litowo-jonowych opiera się w dużej mierze na wydobyciu surowców i produkcji akumulatorów – oba te obszary są podatne na zakłócenia w łańcuchu dostaw.
Baterie litowo-jonowe składają się głównie z czterech kluczowych elementów: katody, anody, separatora i elektrolitu, jak pokazano na rysunku 1. W dużym stopniu katoda (element wytwarzający jony litu) składa się z tlenku litu.1 Anoda (element przechowujący jony litu) jest zwykle wykonana z grafitu.Elektrolit to ośrodek umożliwiający swobodny przepływ jonów litu, składający się z soli, rozpuszczalników i dodatków.Wreszcie separator jest absolutną barierą pomiędzy katodą i anodą.
Katoda jest kluczowym elementem mającym znaczenie w tym artykule, ponieważ to tutaj najprawdopodobniej pojawią się problemy w łańcuchu dostaw.Skład katody zależy w dużym stopniu od zastosowania baterii.2
Wymagane elementy aplikacji
Telefony komórkowe
Kamery
Laptopy Kobalt i Lit
Elektronarzędzia
Sprzęt medyczny Mangan i lit
or
Nikiel, kobalt, mangan i lit
or
Fosforan i lit
Biorąc pod uwagę powszechność i ciągły popyt na nowe telefony komórkowe, aparaty fotograficzne i komputery, kobalt i lit są najcenniejszymi surowcami do produkcji akumulatorów litowo-jonowych i już dziś borykają się z przerwami w łańcuchu dostaw.
Istnieją trzy kluczowe etapy produkcji akumulatorów litowo-jonowych: (1) wydobycie surowców, (2) rafinacja surowców oraz (3) produkcja i produkcja samych akumulatorów.Na każdym z tych etapów istnieją kwestie związane z łańcuchem dostaw, którymi należy się zająć podczas negocjacji umownych, a nie czekać, aż problemy pojawią się w trakcie produkcji.
II.Problemy związane z łańcuchem dostaw w branży akumulatorów
A. Produkcja
Chiny dominują obecnie w światowym łańcuchu dostaw akumulatorów litowo-jonowych, produkując 79% wszystkich akumulatorów litowo-jonowych, które weszły na światowy rynek w 2021 r.3 Kraj ten dodatkowo kontroluje 61% światowego procesu rafinacji litu do celów przechowywania akumulatorów i pojazdów elektrycznych4 oraz 100% przetwarzania naturalnego grafitu wykorzystywanego do produkcji anod akumulatorów5. Dominująca pozycja Chin w branży akumulatorów litowo-jonowych i powiązanych pierwiastków ziem rzadkich jest powodem do niepokoju zarówno przedsiębiorstw, jak i rządów.
COVID-19, wojna na Ukrainie i nieuniknione niepokoje geopolityczne będą w dalszym ciągu wpływać na globalne łańcuchy dostaw.Czynniki te, jak każda inna branża, również na sektor energetyczny podlegają i nadal będą wpływać.Kobalt, lit i nikiel – materiały krytyczne w produkcji akumulatorów – są narażone na ryzyko w łańcuchu dostaw, ponieważ produkcja i przetwarzanie są skoncentrowane geograficznie i zdominowane przez jurysdykcje, w przypadku których zarzuca się łamanie praw pracy i praw człowieka.Dodatkowe informacje można znaleźć w naszym artykule na temat zarządzania zakłóceniami w łańcuchu dostaw w erze ryzyka geopolitycznego.
Argentyna znajduje się również w czołówce światowego wyścigu o lit, gdyż obecnie posiada 21% światowych rezerw, a działają tylko dwie kopalnie.6 Podobnie jak Chiny, Argentyna posiada znaczącą władzę w wydobyciu surowców i planuje rozwijać swoje wywierać większy wpływ na łańcuch dostaw litu dzięki trzynastu planowanym kopalniom i potencjalnie kilkudziesięciu kolejnych w budowie.
Kraje europejskie również zwiększają swoją produkcję, a Unia Europejska ma szansę stać się drugim co do wielkości producentem akumulatorów litowo-jonowych na świecie do 2025 r., dysponując 11% światowych mocy produkcyjnych7.
Pomimo niedawnych wysiłków8 Stany Zjednoczone nie odgrywają znaczącej roli w wydobyciu i rafinacji metali ziem rzadkich.Z tego powodu Stany Zjednoczone w dużym stopniu polegają na zagranicznych źródłach produkcji akumulatorów litowo-jonowych.W czerwcu 2021 r. Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) opublikował przegląd łańcucha dostaw akumulatorów o dużej pojemności i zalecił ustanowienie krajowych możliwości produkcji i przetwarzania materiałów krytycznych w celu wsparcia w pełni krajowego łańcucha dostaw akumulatorów9. DOE ustalił, że wiele źródeł energii technologie są w dużym stopniu zależne od niepewnych i niestabilnych źródeł zagranicznych, co powoduje konieczność rozwoju krajowego przemysłu akumulatorów10. W odpowiedzi DOE wydał w lutym 2022 r. dwa zawiadomienia o zamiarze przekazania 2,91 miliarda dolarów na zwiększenie amerykańskiej produkcji akumulatorów litowo-jonowych, które mają kluczowe znaczenie dla rozwój sektora energetycznego.11 DOE zamierza finansować zakłady rafineryjne i produkcyjne materiałów do akumulatorów, zakłady recyklingu i inne zakłady produkcyjne.
Nowa technologia zmieni także krajobraz produkcji akumulatorów litowo-jonowych.Lilac Solutions, start-up z siedzibą w Kalifornii, oferuje technologię pozwalającą odzyskać12 nawet dwukrotnie więcej litu w porównaniu z tradycyjnymi metodami.13 Podobnie Princeton NuEnergy to kolejny start-up, który opracował niedrogi i zrównoważony sposób wytwarzania nowych baterii ze starych.14 Chociaż tego typu nowa technologia zmniejszy wąskie gardło w łańcuchu dostaw, nie zmienia to faktu, że produkcja akumulatorów litowo-jonowych w dużym stopniu opiera się na dostępności surowców.Konkluzja pozostaje taka, że obecna światowa produkcja litu koncentruje się w Chile, Australii, Argentynie i Chinach.15 Jak wskazano na rys. 2 poniżej, zależność od materiałów pochodzących z zagranicy prawdopodobnie utrzyma się przez kilka następnych lat, aż do dalszego rozwoju litu technologię akumulatorów niezależną od metali ziem rzadkich.
Rysunek 2: Przyszłe źródła produkcji litu
B. Cena
W osobnym artykule Lauren Loew z Foley omówiła, w jaki sposób gwałtowny wzrost cen litu odzwierciedla zwiększone zapotrzebowanie na baterie, przy czym od 2021 r. jego koszt wzrósł o ponad 900%.16 Te wzrosty cen utrzymują się, a inflacja utrzymuje się na najwyższym w historii poziomie.Rosnące koszty akumulatorów litowo-jonowych w połączeniu z inflacją przełożyły się już na wzrost cen pojazdów elektrycznych.Dodatkowe informacje na temat wpływu inflacji na łańcuch dostaw można znaleźć w naszym artykule Problemy z inflacją: cztery kluczowe sposoby radzenia sobie firm z inflacją w łańcuchu dostaw.
Decydenci będą chcieli mieć świadomość wpływu inflacji na swoje kontrakty dotyczące akumulatorów litowo-jonowych.„Na ugruntowanych rynkach magazynowania energii, takich jak USA, wyższe koszty spowodowały, że niektórzy deweloperzy chcą renegocjować ceny kontraktowe z odbiorcami.Te renegocjacje mogą zająć trochę czasu i opóźnić oddanie projektu do użytku.”mówi Helen Kou, specjalistka ds. magazynowania energii w firmie badawczej BloombergNEF.17
C. Transport/palność
Baterie litowo-jonowe są objęte przepisami Departamentu Transportu Stanów Zjednoczonych (DOT) dotyczącymi materiałów niebezpiecznych wydanymi przez Administrację Departamentu Transportu Rurociągów i Bezpieczeństwa Materiałów Niebezpiecznych (PHMSA) Stanów Zjednoczonych.W przeciwieństwie do standardowych akumulatorów, większość akumulatorów litowo-jonowych zawiera materiały łatwopalne i charakteryzuje się niewiarygodnie dużą gęstością energii.W rezultacie akumulatory litowo-jonowe mogą się przegrzać i zapalić w określonych warunkach, takich jak zwarcie, uszkodzenie fizyczne, niewłaściwa konstrukcja lub montaż.Po zapaleniu pożary ogniw i akumulatorów litowych mogą być trudne do ugaszenia.18 W rezultacie firmy muszą zdawać sobie sprawę z potencjalnych zagrożeń i ocenić odpowiednie środki ostrożności w przypadku transakcji związanych z akumulatorami litowo-jonowymi.
Do chwili obecnej nie przeprowadzono jednoznacznych badań ustalających, czy pojazdy elektryczne są bardziej podatne na samoistne pożary w porównaniu z pojazdami tradycyjnymi.19 Badania pokazują, że ryzyko zapłonu w pojazdach elektrycznych wynosi jedynie 0,03% w porównaniu z tradycyjnymi silnikami spalinowymi, gdzie ryzyko zapłonu wynosi 1,5%. .20 Pojazdy hybrydowe – posiadające akumulator wysokiego napięcia i silnik spalinowy – mają największe prawdopodobieństwo pożaru pojazdu wynoszące 3,4%.21
16 lutego 2022 r. na Oceanie Atlantyckim zapalił się statek towarowy przewożący prawie 4000 pojazdów z Niemiec do Stanów Zjednoczonych22. Prawie dwa tygodnie później statek towarowy zatonął na środku Atlantyku.Chociaż nie ma oficjalnego oświadczenia na temat awarii pojazdów tradycyjnych i elektrycznych na pokładzie, pojazdy z akumulatorem litowo-jonowym utrudniłyby ugaszenie pożarów.
III.Wniosek
W miarę jak świat zmierza w kierunku czystszej energii, pytania i problemy związane z łańcuchem dostaw będą narastać.Na te pytania należy odpowiedzieć jak najszybciej przed zawarciem jakiejkolwiek umowy.Jeśli Ty lub Twoja firma uczestniczycie w transakcjach, w których akumulatory litowo-jonowe są istotnym elementem, istnieją znaczące przeszkody w łańcuchu dostaw, którymi należy się zająć na wczesnym etapie negocjacji dotyczących pozyskiwania surowców i kwestii cenowych.W świetle ograniczonej dostępności surowców i złożoności związanej z rozwojem kopalni litu firmy powinny szukać alternatywnych sposobów pozyskiwania litu i innych kluczowych składników.Firmy korzystające z akumulatorów litowo-jonowych powinny ocenić i zainwestować w technologię, która jest ekonomicznie opłacalna oraz maksymalizuje żywotność i możliwość recyklingu tych akumulatorów, aby uniknąć problemów w łańcuchu dostaw.Alternatywnie firmy mogą zawierać umowy wieloletnie na lit.Biorąc jednak pod uwagę duże uzależnienie produkcji akumulatorów litowo-jonowych od metali ziem rzadkich, firmy powinny wnikliwie rozważyć pozyskiwanie metali i inne kwestie, które mogą mieć wpływ na wydobycie i rafinację, takie jak kwestie geopolityczne.
Czas publikacji: 24 września 2022 r