Med strävan mot ren energi och ökad efterfrågan på elfordon behöver tillverkare batterier - speciellt litiumjonbatterier - mer än någonsin.Exempel på den accelererande övergången till batteridrivna fordon finns överallt: United States Postal Service meddelade att minst 40 % av sina nästa generations leveransfordon och andra kommersiella fordon kommer att vara elektriska fordon, Amazon har börjat använda Rivian leveransbilar i över ett dussin städer, och Walmart träffade ett avtal om att köpa 4 500 elektriska lastbilar.Med var och en av dessa omvandlingar ökar belastningen på försörjningskedjan för batterier.Den här artikeln kommer att ge en översikt över litiumjonbatteriindustrin och de aktuella problem i leveranskedjan som påverkar produktionen och framtiden för dessa batterier.
I. Översikt över litiumjonbatteri
Litiumjonbatteriindustrin är starkt beroende av utvinning av råvaror och produktion av batterierna – som båda är sårbara för störningar i leveranskedjan.
Litiumjonbatterier består huvudsakligen av fyra nyckelkomponenter: en katod, anod, separator och elektrolyt, som visas i figur 1. På en hög nivå består katoden (komponenten som producerar litiumjoner) av litiumoxid.1 Anoden (komponenten som lagrar litiumjonerna) är vanligtvis gjord av grafit.Elektrolyten är ett medium som tillåter fri rörlighet för litiumjonerna som är sammansatt av salter, lösningsmedel och tillsatser.Slutligen är separatorn den absoluta barriären mellan katoden och anoden.
Katoden är den kritiska komponenten som är relevant för den här artikeln eftersom det är här som problem med leveranskedjan är mest sannolikt att uppstå.Katodens sammansättning beror mycket på batteriets användning.2
Program som krävs
Mobiltelefoner
Kameror
Bärbara datorer Kobolt och Litium
Elverktyg
Medicinsk utrustning Mangan och litium
or
Nickel-kobolt-mangan och litium
or
Fosfat och litium
Med tanke på förekomsten och den fortsatta efterfrågan på nya mobiltelefoner, kameror och datorer är kobolt och litium de mest värdefulla råvarorna i produktionen av litiumjonbatterier och står redan inför avbrott i leveranskedjan idag.
Det finns tre avgörande steg i produktionen av litiumjonbatterier: (1) gruvdrift för råvaror, (2) förädling av råvarorna och (3) tillverkning och tillverkning av batterierna själva.I vart och ett av dessa stadier finns det problem med försörjningskedjan som bör tas upp under avtalsförhandlingar snarare än att vänta på att problemen uppstår under produktionens gång.
II.Supply Chain-problem inom batteriindustrin
A. Produktion
Kina dominerar för närvarande den globala leveranskedjan för litiumjonbatterier och producerar 79 % av alla litiumjonbatterier som kom in på den globala marknaden 2021.3 Landet kontrollerar vidare 61 % av den globala litiumraffineringen för batterilagring och elfordon4 och 100 % av bearbetningen av naturlig grafit som används för batterianoder.5 Kinas dominerande ställning inom litiumjonbatteriindustrin och tillhörande sällsynta jordartsmetaller ger anledning till oro både för företag och regeringar.
Covid-19, kriget i Ukraina och oundvikliga geopolitiska oroligheter kommer att fortsätta att påverka globala leveranskedjor.Precis som alla andra branscher har energisektorn påverkats och kommer att fortsätta att påverkas av dessa faktorer.Kobolt, litium och nickel – kritiska material vid tillverkning av batterier – utsätts för risker i leveranskedjan eftersom produktion och bearbetning är geografiskt koncentrerad och domineras av jurisdiktioner som har påståtts kränka arbetsrätt och mänskliga rättigheter.För ytterligare information, se vår artikel om att hantera störningar i försörjningskedjan i en era av geopolitisk risk.
Argentina ligger också i framkant av den globala jakten på litium eftersom det för närvarande står för 21 % av världens reserver med endast två gruvor i drift.6 I likhet med Kina har Argentina betydande makt när det gäller utvinning av råvaror och planerar att expandera sina gruvor. påverka ytterligare i litiumförsörjningskedjan, med tretton planerade gruvor och potentiellt dussintals fler på gång.
Europeiska länder ökar också sin produktion, med EU som är redo att bli den näst största tillverkaren av litiumjonbatterier i världen år 2025 med 11 % av den globala produktionskapaciteten.7
Trots de senaste ansträngningarna8 har USA ingen betydande närvaro i brytning eller raffinering av sällsynta jordartsmetaller.På grund av detta är USA starkt beroende av utländska källor för att producera litiumjonbatterier.I juni 2021 publicerade det amerikanska energidepartementet (DOE) en översyn av leveranskedjan för batterier med stor kapacitet och rekommenderade att etablera inhemsk produktions- och bearbetningskapacitet för kritiska material för att stödja en helt inhemsk batteriförsörjningskedja.9 DOE fastställde att flera energikällor teknologier är starkt beroende av osäkra och instabila utländska källor – vilket kräver inhemsk tillväxt för batteriindustrin.10 Som svar utfärdade DOE två meddelanden om avsikt i februari 2022 att tillhandahålla 2,91 miljarder dollar för att öka den amerikanska produktionen av litiumjonbatterier som är avgörande för växande energisektorn.11 DOE avser att finansiera raffinerings- och produktionsanläggningar för batterimaterial, återvinningsanläggningar och andra tillverkningsanläggningar.
Ny teknik kommer också att förändra landskapet för produktion av litiumjonbatterier.Lilac Solutions, ett Kalifornien-baserat startupföretag, erbjuder teknik som kan återvinna12 upp till dubbelt så mycket litium som traditionella metoder.13 På samma sätt är Princeton NuEnergy en annan startup som har utvecklat ett billigt och hållbart sätt att tillverka nya batterier från gamla.14 Även om den här typen av ny teknik kommer att underlätta flaskhalsen i försörjningskedjan, ändrar den inte det faktum att produktionen av litiumjonbatterier i hög grad är beroende av tillgången på råmaterial.Summan av kardemumman kvarstår att världens befintliga litiumproduktion är koncentrerad till Chile, Australien, Argentina och Kina.15 Som framgår av figur 2 nedan kommer beroendet av material från utländska källor sannolikt att fortsätta under de närmaste åren tills vidareutveckling av batteriteknik som inte är beroende av sällsynta jordartsmetaller.
Figur 2: Framtida litiumproduktionskällor
B. Pris
I en separat artikel diskuterade Foleys Lauren Loew hur prisökningen på litium återspeglar ökade batteribehov, med kostnaden som har stigit med mer än 900 % sedan 2021.16 Dessa prisstegringar fortsätter eftersom inflationen är på den högsta nivån någonsin.De stigande kostnaderna för litiumjonbatterier, tillsammans med inflationen, har redan resulterat i höjningar av priserna på elfordon.För ytterligare information om inflationens inverkan på försörjningskedjan, se vår artikel Inflation Woes: Four Key Ways for Companies to Address Inflation in the Supply Chain.
Beslutsfattare kommer att vilja vara medvetna om inflationens inverkan på deras kontrakt som involverar litiumjonbatterier."På väletablerade energilagringsmarknader, som USA, har högre kostnader resulterat i att vissa utvecklare vill omförhandla kontraktspriser med uttagarna.Dessa omförhandlingar kan ta tid och försena projektdriftsättningen.”säger Helen Kou, en energilagringsassistent på forskningsföretaget BloombergNEF.17
C. Transport/antändlighet
Litiumjonbatterier regleras som ett farligt material enligt US Department of Transportation's (DOT) Hazardous Materials Regulations av US Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA).Till skillnad från vanliga batterier innehåller de flesta litiumjonbatterier brandfarliga material och har en otroligt hög energitäthet.Som ett resultat kan litiumjonbatterierna överhettas och antändas under vissa förhållanden, såsom kortslutning, fysisk skada, felaktig design eller montering.När de har antänts kan bränder i litiumceller och batterier vara svåra att släcka.18 Som ett resultat måste företag vara medvetna om de potentiella riskerna och utvärdera lämpliga försiktighetsåtgärder när de är engagerade i transaktioner som involverar litiumjonbatterier.
Hittills finns det ingen avgörande forskning för att avgöra om elfordon är mer benägna för spontana bränder jämfört med traditionella fordon.19 Forskning visar att elfordon endast har 0,03 % chans att antändas, jämfört med traditionella förbränningsmotorer med 1,5 % chans att antändas. .20 Hybridfordon – som har ett högspänningsbatteri och en förbränningsmotor – har störst sannolikhet för fordonsbrand med 3,4 %.21
Den 16 februari 2022 fattade eld i ett lastfartyg som fraktade nästan 4 000 fordon från Tyskland till USA i Atlanten.22 Nästan två veckor senare sjönk lastfartyget mitt på Atlanten.Även om det inte finns något officiellt uttalande om haveri av traditionella och elektriska fordon ombord, skulle litiumjonbatterierna ha gjort bränderna svårare att släcka.
III.Slutsats
Allt eftersom världen går mot renare energi kommer frågor och frågor som rör försörjningskedjan att växa.Dessa frågor bör lösas så snart som möjligt innan något kontrakt genomförs.Om du eller ditt företag är inblandade i transaktioner där litiumjonbatterier är en materiell komponent, finns det betydande hinder i försörjningskedjan som bör åtgärdas tidigt under förhandlingar om inköp av råvaror och prissättningsfrågor.I ljuset av den begränsade tillgången på råvaror och komplexiteten i utvecklingen av litiumgruvor, bör företag se till alternativa vägar för att erhålla litium och andra kritiska komponenter.Företag som förlitar sig på litiumjonbatterier bör utvärdera och investera i teknologi som är ekonomiskt lönsam och maximerar livskraften och återvinningsbarheten för dessa batterier för att undvika problem med leveranskedjan.Alternativt kan företag ingå fleråriga avtal för litium.Men med tanke på det stora beroendet av sällsynta jordartsmetaller för att producera litiumjonbatterier, bör företag överväga inköp av metaller och andra frågor som kan påverka gruvdrift och raffinering, såsom geopolitiska frågor.
Posttid: 2022-09-24