У зв’язку з поштовхом до чистої енергії та збільшенням попиту на електромобілі виробникам як ніколи потрібні акумулятори, зокрема літій-іонні.Приклади прискореного переходу на транспортні засоби, що працюють від акумуляторів, є скрізь: Поштова служба Сполучених Штатів оголосила, що щонайменше 40% транспортних засобів для доставки наступного покоління та інших комерційних транспортних засобів будуть електромобілями, Amazon почала використовувати фургони Rivian у більш ніж дюжині міст, і Walmart уклали угоду про придбання 4500 електричних фургонів.З кожним таким перетворенням посилюється навантаження на ланцюжок постачання акумуляторів.У цій статті надано огляд індустрії літій-іонних акумуляторів і поточних проблем ланцюга поставок, які впливають на виробництво та майбутнє цих акумуляторів.
I. Огляд літій-іонної батареї
Індустрія літій-іонних акумуляторів значною мірою залежить від видобутку сировини та виробництва акумуляторів — обидва вони вразливі до перешкод у ланцюзі поставок.
Літій-іонні акумулятори в основному складаються з чотирьох ключових компонентів: катода, анода, сепаратора та електроліту, як показано на малюнку 1. На високому рівні катод (компонент, який виробляє іони літію) складається з оксиду літію.1 Анод (компонент, який зберігає іони літію) зазвичай виготовляється з графіту.Електроліт - це середовище, яке забезпечує вільний рух іонів літію, що складається з солей, розчинників і добавок.Нарешті, сепаратор є абсолютним бар'єром між катодом і анодом.
Катод є критично важливим компонентом, який має відношення до цієї статті, оскільки саме тут найімовірніше виникнуть проблеми з ланцюгом поставок.Склад катода значною мірою залежить від застосування батареї.2
Необхідні елементи програми
Мобільні телефони
Фотоапарати
Ноутбуки кобальт і літій
Електроінструменти
Медичне обладнання Марганець і літій
or
Нікель-кобальт-марганець і літій
or
Фосфат і літій
Враховуючи поширеність і постійний попит на нові стільникові телефони, фотоапарати та комп’ютери, кобальт і літій є найціннішою сировиною для виробництва літій-іонних акумуляторів і вже сьогодні стикаються з перебоями в ланцюзі поставок.
У виробництві літій-іонних акумуляторів є три важливі етапи: (1) видобуток сировини, (2) переробка сировини та (3) виробництво та виробництво самих акумуляторів.На кожному з цих етапів існують проблеми ланцюга постачання, які слід вирішувати під час переговорів щодо контракту, а не чекати, поки проблеми виникнуть під час виробництва.
II.Проблеми ланцюга постачання в акумуляторній промисловості
А. Виробництво
Наразі Китай домінує у світовому ланцюжку постачання літій-іонних акумуляторів, виробляючи 79% усіх літій-іонних акумуляторів, які вийшли на світовий ринок у 2021 році.3 Країна також контролює 61% світової переробки літію для зберігання акумуляторів і електромобілів4 і 100% обробки природного графіту, який використовується для анодів акумуляторів.5 Домінуюча позиція Китаю в промисловості літій-іонних акумуляторів і пов’язаних з ним рідкоземельних елементів викликає занепокоєння як для компаній, так і для урядів.
COVID-19, війна в Україні та неминучі геополітичні заворушення продовжуватимуть впливати на глобальні ланцюжки поставок.Як і будь-яка інша галузь, енергетичний сектор зазнавав і надалі зазнає впливу цих факторів.Кобальт, літій і нікель — найважливіші матеріали у виробництві акумуляторів — наражаються на ризики в ланцюжку постачання, оскільки виробництво й переробка географічно зосереджені й переважають у юрисдикціях, які ймовірно порушують трудові права та права людини.Щоб отримати додаткову інформацію, перегляньте нашу статтю «Управління зривом ланцюга постачання в епоху геополітичного ризику».
Аргентина також перебуває в авангарді глобальної боротьби за літій, оскільки наразі на її частку припадає 21% світових запасів із лише двома діючими шахтами.6 Подібно до Китаю, Аргентина має значну владу у видобутку сировини та планує розширити свою ще більше вплинути на ланцюжок постачання літію з тринадцятьма запланованими шахтами та потенційно десятками інших у роботі.
Європейські країни також збільшують виробництво, і Європейський Союз готовий стати другим за величиною виробником літій-іонних акумуляторів у світі до 2025 року з 11% світових виробничих потужностей.7
Незважаючи на нещодавні зусилля8, Сполучені Штати не мають значної присутності у видобутку або рафінуванні рідкоземельних металів.Через це Сполучені Штати значною мірою покладаються на іноземні джерела для виробництва літій-іонних батарей.У червні 2021 року Міністерство енергетики США (DOE) опублікувало огляд ланцюга постачання акумуляторів великої ємності та рекомендувало створити власні потужності з виробництва та переробки критично важливих матеріалів для підтримки повністю внутрішнього ланцюга постачання акумуляторів9. технології сильно залежать від незахищених і нестабільних іноземних джерел, що вимагає внутрішнього зростання індустрії акумуляторів.10 У відповідь на це Міністерство енергетики опублікувало два повідомлення про намір у лютому 2022 року надати 2,91 мільярда доларів США для збільшення виробництва літій-іонних акумуляторів у США, які мають вирішальне значення для розвиток енергетичного сектору.11 Міністерство енергетики має намір фінансувати заводи з переробки та виробництва акумуляторних матеріалів, підприємства з переробки та інші виробничі потужності.
Нова технологія також змінить ландшафт виробництва літій-іонних акумуляторів.Lilac Solutions, каліфорнійська стартап-компанія, пропонує технологію, яка може відновлювати12 вдвічі більше літію, ніж традиційні методи.13 Подібним чином Princeton NuEnergy є ще одним стартапом, який розробив недорогий, екологічно чистий спосіб виготовлення нових батарей зі старих.14 Хоча цей тип нової технології полегшить вузьке місце в ланцюжку поставок, це не змінює факту, що виробництво літій-іонних акумуляторів значною мірою залежить від наявності вихідної сировини.Суть залишається в тому, що світове виробництво літію зосереджено в Чилі, Австралії, Аргентині та Китаї.15 Як показано на малюнку 2 нижче, залежність від іноземних матеріалів, ймовірно, триватиме протягом наступних кількох років до подальшого розвитку технологія акумуляторів, яка не покладається на рідкоземельні метали.
Рисунок 2: Майбутні джерела виробництва літію
B. Ціна
В окремій статті Лорен Льов з Foley обговорила, як різке зростання цін на літій відображає збільшення попиту на акумулятори, коли вартість зросла більш ніж на 900% з 2021 року.16 Ці стрибки цін тривають, оскільки інфляція залишається на рекордно високому рівні.Зростання вартості літій-іонних акумуляторів у поєднанні з інфляцією вже призвело до зростання цін на електромобілі.Щоб отримати додаткову інформацію про вплив інфляції на ланцюг поставок, перегляньте нашу статтю Інфляційні проблеми: чотири ключові способи для компаній подолати інфляцію в ланцюзі поставок.
Особи, які приймають рішення, захочуть знати про вплив інфляції на їхні контракти, пов’язані з літій-іонними акумуляторами.«На добре розвинених ринках зберігання енергії, таких як США, вищі витрати призвели до того, що деякі розробники прагнуть переглянути договірні ціни з покупцями.Ці переговори можуть зайняти час і затримати введення проекту в експлуатацію».каже Хелен Коу, спеціаліст з накопичення енергії дослідницької компанії BloombergNEF.17
C. Транспортування/займистість
Літій-іонні батареї регулюються як небезпечний матеріал відповідно до Правил щодо небезпечних матеріалів Міністерства транспорту США (DOT) Управління з безпеки транспортних трубопроводів і небезпечних матеріалів (PHMSA) США.На відміну від стандартних батарей, більшість літій-іонних батарей містять легкозаймисті матеріали та мають неймовірно високу щільність енергії.Як наслідок, літій-іонні батареї можуть перегрітися та спалахнути за певних умов, таких як коротке замикання, фізичне пошкодження, неправильна конструкція або збірка.Після спалаху пожежі літієвих елементів і батарей може бути важко загасити.18 Тому компанії повинні знати про потенційні ризики та оцінювати відповідні запобіжні заходи під час операцій, пов’язаних із літій-іонними батареями.
На сьогоднішній день немає переконливих досліджень, щоб визначити, чи електричні транспортні засоби більш схильні до спонтанного займання порівняно з традиційними транспортними засобами.19 Дослідження показують, що ймовірність займання електромобілів складає лише 0,03%, а у традиційних двигунів внутрішнього згоряння – 1,5%. .20 Гібридні транспортні засоби, які мають акумулятор високої напруги та двигун внутрішнього згоряння, мають найбільшу ймовірність загоряння автомобіля – 3,4%.21
16 лютого 2022 року в Атлантичному океані загорілося вантажне судно, яке перевозило майже 4000 транспортних засобів із Німеччини до Сполучених Штатів.22 Майже через два тижні вантажне судно затонуло посеред Атлантики.Хоча немає офіційної заяви щодо поломки традиційних та електричних транспортних засобів на борту, автомобілі з літій-іонними акумуляторами ускладнили б гасіння пожежі.
III.Висновок
У міру того як світ рухається до більш чистої енергії, питання та проблеми, пов’язані з ланцюгом постачання, зростатимуть.Ці питання слід вирішити якомога швидше, перш ніж укладати будь-який контракт.Якщо ви або ваша компанія берете участь в угодах, де літій-іонні батареї є істотним компонентом, існують значні перешкоди в ланцюжку поставок, які слід розглянути на ранніх стадіях переговорів щодо джерел сировини та питань ціноутворення.У світлі обмеженої доступності сировини та складності, пов’язані з розробкою літієвих шахт, компаніям слід шукати альтернативні шляхи отримання літію та інших критичних компонентів.Компанії, які покладаються на літій-іонні батареї, повинні оцінити та інвестувати в технологію, яка є економічно життєздатною та максимізує життєздатність і можливість переробки цих батарей, щоб уникнути проблем із ланцюгом постачання.Крім того, компанії можуть укладати багаторічні угоди щодо літію.Однак, враховуючи сильну залежність від рідкоземельних металів для виробництва літій-іонних акумуляторів, компаніям слід серйозно розглянути джерела металів та інші проблеми, які можуть вплинути на видобуток і нафтопереробку, такі як геополітичні проблеми.
Час публікації: 24 вересня 2022 р