การหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานในอุตสาหกรรมพลังงาน: ความท้าทายในการจัดหาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ด้วยการผลักดันไปสู่พลังงานสะอาดและความต้องการยานพาหนะไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ผู้ผลิตจึงต้องการแบตเตอรี่ โดยเฉพาะแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมากขึ้นกว่าเดิมตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วไปสู่ยานพาหนะที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง: บริการไปรษณีย์ของสหรัฐอเมริกาได้ประกาศอย่างน้อย 40% ของยานพาหนะจัดส่งรุ่นถัดไป และยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์อื่น ๆ จะเป็นยานพาหนะไฟฟ้า Amazon ได้เริ่มใช้รถตู้ส่งของของ Rivian ในกว่าสิบเมือง และ Walmart ได้ทำข้อตกลงเพื่อซื้อรถตู้ส่งไฟฟ้าจำนวน 4,500 คันในแต่ละการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ความตึงเครียดในห่วงโซ่อุปทานสำหรับแบตเตอรี่จะทวีความรุนแรงมากขึ้นบทความนี้จะให้ภาพรวมของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและปัญหาห่วงโซ่อุปทานในปัจจุบันที่ส่งผลต่อการผลิตและอนาคตของแบตเตอรี่เหล่านี้

I. ภาพรวมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาศัยการขุดวัตถุดิบและการผลิตแบตเตอรี่เป็นอย่างมาก ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เสี่ยงต่อการถูกรบกวนจากห่วงโซ่อุปทาน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสี่ส่วน ได้แก่ แคโทด แอโนด ตัวแยก และอิเล็กโทรไลต์ ดังแสดงในรูปที่ 1 ในระดับสูง แคโทด (ส่วนประกอบที่สร้างลิเธียมไอออน) จะประกอบด้วยลิเธียมออกไซด์1 ขั้วบวก (ส่วนประกอบที่เก็บลิเธียมไอออน) โดยทั่วไปจะทำจากกราไฟท์อิเล็กโทรไลต์เป็นสื่อที่ช่วยให้ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่อย่างอิสระซึ่งประกอบด้วยเกลือ ตัวทำละลาย และสารเติมแต่งในที่สุด ตัวคั่นคือสิ่งกีดขวางที่สมบูรณ์ระหว่างแคโทดและแอโนด

แคโทดเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เกี่ยวข้องกับบทความนี้ เนื่องจากนี่คือจุดที่ปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานมักเกิดขึ้นองค์ประกอบของแคโทดขึ้นอยู่กับการใช้งานของแบตเตอรี่เป็นอย่างมาก2

องค์ประกอบที่จำเป็นในการสมัคร

โทรศัพท์มือถือ

กล้อง

แล็ปท็อปโคบอลต์และลิเธียม

เครื่องมือไฟฟ้า

อุปกรณ์การแพทย์แมงกานีสและลิเธียม

or

นิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส และลิเธียม

or

ฟอสเฟตและลิเธียม

เมื่อพิจารณาถึงความต้องการโทรศัพท์มือถือ กล้อง และคอมพิวเตอร์ใหม่ๆ ที่แพร่หลายและต่อเนื่อง โคบอลต์และลิเธียมจึงเป็นวัตถุดิบที่มีค่าที่สุดในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และกำลังเผชิญกับการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานในปัจจุบัน

มีขั้นตอนสำคัญสามขั้นตอนในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: (1) การขุดหาวัตถุดิบ (2) การกลั่นวัตถุดิบ และ (3) การผลิตและการผลิตแบตเตอรี่ด้วยตนเองในแต่ละขั้นตอนเหล่านี้ มีปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานที่ควรได้รับการแก้ไขในระหว่างการเจรจาตามสัญญา แทนที่จะรอให้ปัญหาเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการผลิต

ครั้งที่สองปัญหาห่วงโซ่อุปทานภายในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่

ก. การผลิต

ปัจจุบัน จีนครองห่วงโซ่อุปทานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วโลก โดยผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 79% ทั้งหมดที่เข้าสู่ตลาดโลกในปี 25643 นอกจากนี้ จีนยังควบคุม 61% ของการกลั่นลิเธียมทั่วโลกสำหรับการจัดเก็บแบตเตอรี่และยานพาหนะไฟฟ้า4 และ 100% ของการประมวลผล ของกราไฟท์ธรรมชาติที่ใช้สำหรับขั้วบวกของแบตเตอรี่5 ตำแหน่งที่โดดเด่นของจีนในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและธาตุโลหะหายากที่เกี่ยวข้อง ก่อให้เกิดความกังวลทั้งต่อบริษัทและรัฐบาล

โควิด-19 สงครามในยูเครน และความไม่สงบทางภูมิรัฐศาสตร์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ จะยังคงส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกเช่นเดียวกับอุตสาหกรรมอื่นๆ ภาคพลังงานได้รับผลกระทบและจะยังคงได้รับผลกระทบจากปัจจัยเหล่านี้โคบอลต์ ลิเธียม และนิกเกิล ซึ่งเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตแบตเตอรี่ ต้องเผชิญกับความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทาน เนื่องจากการผลิตและการแปรรูปมีความเข้มข้นทางภูมิศาสตร์และถูกครอบงำโดยเขตอำนาจศาลที่ถูกกล่าวหาว่าละเมิดแรงงานและสิทธิมนุษยชนหากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูบทความของเราเกี่ยวกับการจัดการการหยุดชะงักของห่วงโซ่อุปทานในยุคของความเสี่ยงทางภูมิรัฐศาสตร์

อาร์เจนตินายังอยู่ในแนวหน้าของการแย่งชิงลิเธียมทั่วโลก เนื่องจากปัจจุบันคิดเป็น 21% ของปริมาณสำรองของโลก โดยมีเหมืองเพียงสองแห่งที่ดำเนินการอยู่6 เช่นเดียวกับจีน อาร์เจนตินามีอำนาจสำคัญในการทำเหมืองวัตถุดิบและวางแผนที่จะขยาย มีอิทธิพลเพิ่มเติมในห่วงโซ่อุปทานลิเธียม โดยมีเหมืองที่วางแผนไว้ 13 แห่งและอาจมีอีกหลายสิบแห่งอยู่ในระหว่างดำเนินการ

ประเทศในยุโรปก็กำลังเพิ่มการผลิตเช่นกัน โดยสหภาพยุโรปมีแนวโน้มที่จะเป็นผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรายใหญ่อันดับสองของโลกภายในปี 2568 โดยมีกำลังการผลิต 11% ของกำลังการผลิตทั่วโลก7

แม้จะมีความพยายามเมื่อเร็วๆ นี้8 แต่สหรัฐอเมริกากลับไม่มีส่วนสำคัญในการทำเหมืองหรือการกลั่นโลหะหายากด้วยเหตุนี้ สหรัฐอเมริกาจึงอาศัยแหล่งต่างประเทศอย่างมากในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเดือนมิถุนายน 2021 กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) เผยแพร่การทบทวนห่วงโซ่อุปทานของแบตเตอรี่ความจุสูง และแนะนำให้สร้างความสามารถในการผลิตและการประมวลผลในประเทศสำหรับวัสดุที่สำคัญเพื่อรองรับห่วงโซ่อุปทานของแบตเตอรี่ในประเทศโดยสมบูรณ์9 DOE พิจารณาว่าพลังงานหลายชนิด เทคโนโลยีขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาจากต่างประเทศที่ไม่ปลอดภัยและไม่เสถียรเป็นอย่างสูง ซึ่งส่งผลให้อุตสาหกรรมแบตเตอรี่เติบโตภายในประเทศ10 ในการตอบสนอง DOE ได้ออกประกาศเจตนารมณ์สองฉบับในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2565 เพื่อจัดหาเงินจำนวน 2.91 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่อเพิ่มการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของสหรัฐฯ ที่มีความสำคัญต่อ การเติบโตของภาคพลังงาน11 DOE ตั้งใจที่จะให้ทุนแก่โรงงานกลั่นและการผลิตสำหรับวัสดุแบตเตอรี่ โรงงานรีไซเคิล และโรงงานผลิตอื่นๆ

เทคโนโลยีใหม่จะเปลี่ยนภูมิทัศน์ของการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยLilac Solutions ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพในแคลิฟอร์เนีย นำเสนอเทคโนโลยีที่สามารถนำลิเทียมกลับมาใช้ใหม่12 ได้มากถึง 2 เท่าของวิธีการแบบเดิม13 ในทำนองเดียวกัน Princeton NuEnergy ก็เป็นสตาร์ทอัพอีกรายที่ได้พัฒนาวิธีที่ไม่แพงและยั่งยืนในการผลิตแบตเตอรี่ใหม่จากแบตเตอรี่เก่า14 แม้ว่าเทคโนโลยีใหม่ประเภทนี้จะช่วยลดปัญหาคอขวดในห่วงโซ่อุปทาน แต่ก็ไม่ได้เปลี่ยนข้อเท็จจริงที่ว่าการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องอาศัยวัตถุดิบจากแหล่งที่มีอยู่เป็นจำนวนมากประเด็นสำคัญยังคงอยู่ที่การผลิตลิเธียมที่มีอยู่ของโลกกระจุกตัวอยู่ในชิลี ออสเตรเลีย อาร์เจนตินา และจีน15 ดังที่ระบุในรูปที่ 2 ด้านล่าง การพึ่งพาวัสดุที่มาจากต่างประเทศมีแนวโน้มที่จะดำเนินต่อไปอีกสองสามปีข้างหน้า จนกว่าการพัฒนาเพิ่มเติมของ เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ไม่ต้องใช้โลหะหายาก

รูปที่ 2: แหล่งการผลิตลิเธียมในอนาคต

ข. ราคา

ในบทความแยกต่างหาก Lauren Loew จาก Foley พูดคุยถึงวิธีที่ราคาลิเธียมพุ่งสูงขึ้นสะท้อนถึงความต้องการแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้น โดยต้นทุนเพิ่มขึ้นมากกว่า 900% ตั้งแต่ปี 2021.16 ราคาพุ่งสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องเนื่องจากอัตราเงินเฟ้อยังคงอยู่ในระดับสูงสุดตลอดกาลต้นทุนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เพิ่มขึ้น ประกอบกับอัตราเงินเฟ้อ ส่งผลให้ราคารถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของอัตราเงินเฟ้อในห่วงโซ่อุปทาน โปรดดูบทความปัญหาเงินเฟ้อ: สี่วิธีสำคัญสำหรับบริษัทต่างๆ ในการจัดการกับภาวะเงินเฟ้อในห่วงโซ่อุปทาน

ผู้มีอำนาจตัดสินใจจะต้องการตระหนักถึงผลกระทบของอัตราเงินเฟ้อในสัญญาที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน“ในตลาดการจัดเก็บพลังงานที่มีชื่อเสียง เช่น สหรัฐอเมริกา ต้นทุนที่สูงขึ้นส่งผลให้นักพัฒนาบางรายต้องการเจรจาราคาตามสัญญาใหม่กับผู้รับซื้อการเจรจาใหม่เหล่านี้อาจต้องใช้เวลาและทำให้การว่าจ้างโครงการล่าช้าออกไป”Helen Kou ผู้ช่วยด้านการจัดเก็บพลังงานของบริษัทวิจัย BloombergNEF.17 กล่าว

C. การขนส่ง/ความไวไฟ

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้รับการควบคุมให้เป็นวัตถุอันตรายภายใต้กฎระเบียบด้านวัสดุอันตรายของกระทรวงคมนาคม (DOT) ของสหรัฐอเมริกา โดยสำนักงานบริหารความปลอดภัยของท่อส่งก๊าซและวัสดุอันตราย (PHMSA) ของกระทรวงคมนาคมของสหรัฐอเมริกาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่แตกต่างจากแบตเตอรี่มาตรฐานมีวัสดุไวไฟและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงอย่างไม่น่าเชื่อเป็นผลให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิดความร้อนมากเกินไปและติดไฟได้ภายใต้สภาวะบางประการ เช่น การลัดวงจร ความเสียหายทางกายภาพ การออกแบบที่ไม่เหมาะสม หรือการประกอบเมื่อจุดติดไฟแล้ว ไฟจากเซลล์ลิเธียมและแบตเตอรี่อาจดับได้ยาก18 ด้วยเหตุนี้ บริษัทต่างๆ จำเป็นต้องตระหนักถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นและประเมินข้อควรระวังที่เหมาะสมเมื่อมีส่วนร่วมในธุรกรรมที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการวิจัยที่แน่ชัดเพื่อพิจารณาว่ารถยนต์ไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะเกิดเพลิงไหม้เองมากกว่าหรือไม่เมื่อเทียบกับรถยนต์แบบดั้งเดิม19 ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่ารถยนต์ไฟฟ้ามีโอกาสติดไฟเพียง 0.03% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปแบบเดิมที่มีโอกาสติดไฟ 1.5% .20 รถยนต์ไฮบริดซึ่งมีแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงและเครื่องยนต์สันดาปภายใน มีโอกาสเกิดเพลิงไหม้รถยนต์มากที่สุดที่ 3.4%.21

เมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2565 เรือบรรทุกสินค้าลำหนึ่งที่บรรทุกยานพาหนะเกือบ 4,000 คันจากเยอรมนีไปยังสหรัฐอเมริกาถูกไฟไหม้ในมหาสมุทรแอตแลนติก22 เกือบสองสัปดาห์ต่อมา เรือบรรทุกสินค้าลำดังกล่าวจมลงกลางมหาสมุทรแอตแลนติกแม้ว่าจะไม่มีแถลงการณ์อย่างเป็นทางการเกี่ยวกับความเสียหายของยานพาหนะแบบดั้งเดิมและรถยนต์ไฟฟ้า แต่ยานพาหนะที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะทำให้ไฟดับได้ยากขึ้น

สาม.บทสรุป

ในขณะที่โลกก้าวไปสู่พลังงานที่สะอาดขึ้น คำถามและประเด็นที่เกี่ยวข้องกับห่วงโซ่อุปทานก็จะเพิ่มมากขึ้นคำถามเหล่านี้ควรได้รับการแก้ไขโดยเร็วที่สุดก่อนที่จะดำเนินการตามสัญญาใดๆหากคุณหรือบริษัทของคุณเกี่ยวข้องกับธุรกรรมที่มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นส่วนประกอบ มีอุปสรรคสำคัญในห่วงโซ่อุปทานที่ควรได้รับการแก้ไขตั้งแต่เนิ่นๆ ในระหว่างการเจรจาเกี่ยวกับการจัดหาวัตถุดิบและปัญหาด้านราคาเนื่องจากวัตถุดิบที่มีอยู่จำกัดและความซับซ้อนในการพัฒนาเหมืองลิเธียม บริษัทต่างๆ ควรมองหาช่องทางอื่นในการได้รับลิเธียมและส่วนประกอบที่สำคัญอื่นๆบริษัทที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนควรประเมินและลงทุนในเทคโนโลยีที่สามารถนำไปใช้ได้ในเชิงเศรษฐกิจ และเพิ่มศักยภาพและความสามารถในการรีไซเคิลของแบตเตอรี่เหล่านี้ให้สูงสุด เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาด้านห่วงโซ่อุปทานอีกทางหนึ่ง บริษัทต่างๆ สามารถทำข้อตกลงหลายปีสำหรับลิเธียมได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีการพึ่งพาโลหะหายากในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน บริษัทจึงควรพิจารณาการจัดหาโลหะและประเด็นอื่น ๆ ที่อาจส่งผลกระทบต่อการขุดและการกลั่น เช่น ปัญหาทางภูมิรัฐศาสตร์เป็นอย่างมาก