В условиях стремления к чистой энергии и растущего спроса на электромобили производители нуждаются в батареях, особенно литий-ионных, больше, чем когда-либо.Примеры ускоренного перехода на транспортные средства с батарейным питанием можно увидеть повсюду: Почтовая служба США объявила, что по меньшей мере 40% ее транспортных средств доставки следующего поколения и других коммерческих автомобилей будут электромобилями, Amazon начала использовать фургоны доставки Rivian более чем в дюжине городов, и Walmart заключили соглашение на закупку 4500 электрических фургонов.С каждым из этих преобразований нагрузка на цепочку поставок аккумуляторов возрастает.В этой статье будет представлен обзор индустрии литий-ионных аккумуляторов и текущих проблем в цепочке поставок, влияющих на производство и будущее этих батарей.
I. Обзор литий-ионной батареи
Индустрия литий-ионных аккумуляторов в значительной степени зависит от добычи сырья и производства аккумуляторов, и оба этих процесса уязвимы для вмешательства в цепочку поставок.
Литий-ионные батареи в основном состоят из четырех ключевых компонентов: катода, анода, сепаратора и электролита, как показано на рисунке 1. На высоком уровне катод (компонент, производящий ионы лития) состоит из оксида лития.1 Анод (компонент, хранящий ионы лития) обычно изготавливается из графита.Электролит представляет собой среду, которая обеспечивает свободное перемещение ионов лития и состоит из солей, растворителей и добавок.Наконец, сепаратор является абсолютным барьером между катодом и анодом.
Катод является важнейшим компонентом, имеющим отношение к этой статье, поскольку именно здесь наиболее вероятно возникновение проблем в цепочке поставок.Состав катода сильно зависит от применения батареи.2
Обязательные элементы приложения
Сотовые телефоны
Камеры
Ноутбуки Cobalt и Lithium
Электроинструменты
Медицинское оборудование Марганец и литий
or
Никель-кобальт-марганец и литий
or
Фосфат и литий
Учитывая распространенность и постоянный спрос на новые сотовые телефоны, фотоаппараты и компьютеры, кобальт и литий являются наиболее ценным сырьем для производства литий-ионных аккумуляторов и уже сегодня сталкиваются с перебоями в цепочке поставок.
В производстве литий-ионных аккумуляторов есть три важнейших этапа: (1) добыча сырья, (2) переработка сырья и (3) производство и производство самих аккумуляторов.На каждом из этих этапов возникают проблемы в цепочке поставок, которые следует решать в ходе переговоров по контракту, а не ждать, пока проблемы возникнут в ходе производства.
II.Проблемы цепочки поставок в аккумуляторной промышленности
А. Производство
Китай в настоящее время доминирует в глобальной цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов, производя 79% всех литий-ионных батарей, которые появятся на мировом рынке в 2021 году.3 Страна также контролирует 61% мирового производства лития для хранения аккумуляторов и электромобилей4 и 100% переработки. природного графита, используемого для изготовления анодов аккумуляторов.5 Доминирующее положение Китая в индустрии литий-ионных аккумуляторов и связанных с ними редкоземельных элементов вызывает беспокойство как у компаний, так и у правительств.
Covid-19, война на Украине и неизбежные геополитические волнения будут продолжать влиять на глобальные цепочки поставок.Как и любая другая отрасль, энергетический сектор находился и будет подвергаться влиянию этих факторов.Кобальт, литий и никель — важнейшие материалы при производстве аккумуляторов — подвергаются рискам в цепочке поставок, поскольку производство и обработка географически сконцентрированы и доминируют в юрисдикциях, которые, как утверждается, нарушают трудовые права и права человека.Дополнительную информацию можно найти в нашей статье «Управление нарушениями цепочек поставок в эпоху геополитических рисков».
Аргентина также находится на переднем крае глобальной борьбы за литий, поскольку в настоящее время на ее долю приходится 21% мировых запасов и действуют только две шахты.6 Как и Китай, Аргентина обладает значительной властью в добыче сырья и планирует расширить свои дальнейшее влияние в цепочке поставок лития: запланировано тринадцать рудников и, возможно, еще десятки находятся в разработке.
Европейские страны также наращивают свое производство: Европейский Союз готов стать вторым по величине производителем литий-ионных батарей в мире к 2025 году с 11% мировых производственных мощностей7.
Несмотря на недавние усилия8, Соединенные Штаты не имеют значительного присутствия в сфере добычи и переработки редкоземельных металлов.Из-за этого Соединенные Штаты в значительной степени полагаются на зарубежные источники производства литий-ионных батарей.В июне 2021 года Министерство энергетики США (DOE) опубликовало обзор цепочки поставок аккумуляторов большой емкости и рекомендовало создать внутренние мощности по производству и переработке критически важных материалов для поддержки полностью отечественной цепочки поставок аккумуляторов.9 Министерство энергетики определило, что технологии сильно зависят от небезопасных и нестабильных иностранных источников, что требует внутреннего роста аккумуляторной промышленности.10 В ответ Министерство энергетики опубликовало в феврале 2022 года два уведомления о намерении предоставить 2,91 миллиарда долларов для увеличения производства в США литий-ионных батарей, которые имеют решающее значение для рост энергетического сектора.11 Министерство энергетики намерено финансировать заводы по переработке и производству аккумуляторных материалов, предприятия по переработке отходов и другие производственные мощности.
Новая технология также изменит ситуацию в производстве литий-ионных аккумуляторов.Lilac Solutions, калифорнийская стартап-компания, предлагает технологию, которая позволяет восстанавливать12 в два раза больше лития, чем традиционные методы.13 Точно так же Princeton NuEnergy — еще один стартап, который разработал недорогой и устойчивый способ изготовления новых батарей из старых.14 Хотя этот тип новой технологии устранит узкие места в цепочке поставок, это не меняет того факта, что производство литий-ионных аккумуляторов в значительной степени зависит от доступности исходного сырья.Суть остается в том, что существующее мировое производство лития сосредоточено в Чили, Австралии, Аргентине и Китае.15 Как показано на рисунке 2 ниже, зависимость от материалов из иностранных источников, вероятно, сохранится в течение следующих нескольких лет до дальнейшего развития аккумуляторная технология, не использующая редкоземельные металлы.
Рисунок 2. Будущие источники производства лития
Б. Цена
В отдельной статье Лорен Лоу из Foley рассказала, как рост цен на литий отражает возросший спрос на аккумуляторы, причем стоимость выросла более чем на 900% с 2021 года.16 Этот рост цен продолжается, поскольку инфляция остается на рекордно высоком уровне.Рост стоимости литий-ионных аккумуляторов в сочетании с инфляцией уже привел к росту цен на электромобили.Дополнительную информацию о влиянии инфляции на цепочку поставок см. в нашей статье Проблемы инфляции: четыре ключевых способа борьбы с инфляцией в цепочке поставок.
Лица, принимающие решения, захотят знать о влиянии инфляции на свои контракты, связанные с литий-ионными батареями.«На хорошо зарекомендовавших себя рынках хранения энергии, таких как США, более высокие затраты привели к тому, что некоторые девелоперы захотели пересмотреть контрактные цены с покупателями.Такие пересмотры могут занять время и задержать ввод проекта в эксплуатацию».говорит Хелен Коу, сотрудник по хранению энергии в исследовательской компании BloombergNEF.17
C. Транспортировка/Огнеопасность
Литий-ионные батареи классифицируются как опасный материал в соответствии с Правилами обращения с опасными материалами Министерства транспорта США (DOT) и Управлением по безопасности трубопроводов и опасных материалов Министерства транспорта США (PHMSA).В отличие от стандартных аккумуляторов, большинство литий-ионных аккумуляторов содержат легковоспламеняющиеся материалы и имеют невероятно высокую плотность энергии.В результате литий-ионные аккумуляторы могут перегреться и воспламениться при определенных условиях, например, при коротком замыкании, физическом повреждении, неправильной конструкции или сборке.После возгорания возгорание литиевых элементов и батарей может быть трудно потушить.18 В результате компаниям необходимо осознавать потенциальные риски и принимать надлежащие меры предосторожности при совершении сделок с литий-ионными батареями.
На сегодняшний день не существует убедительных исследований, позволяющих определить, являются ли электромобили более склонными к самопроизвольным возгораниям по сравнению с традиционными транспортными средствами.19 Исследования показывают, что у электромобилей вероятность возгорания составляет всего 0,03%, по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания с вероятностью воспламенения 1,5%. .20 Гибридные транспортные средства, оснащенные высоковольтной батареей и двигателем внутреннего сгорания, имеют наибольшую вероятность возгорания – 3,4%.21
16 февраля 2022 года грузовое судно, перевозившее почти 4000 автомобилей из Германии в США, загорелось в Атлантическом океане.22 Почти две недели спустя грузовое судно затонуло посреди Атлантики.Хотя официального заявления о поломке традиционных и электромобилей на борту нет, автомобили с литий-ионными аккумуляторами усложнили бы тушение пожаров.
III.Заключение
По мере того, как мир движется к более чистой энергетике, вопросы и проблемы, связанные с цепочкой поставок, будут расти.Эти вопросы следует решить как можно скорее, прежде чем заключать какой-либо контракт.Если вы или ваша компания участвует в сделках, в которых литий-ионные аккумуляторы являются материальным компонентом, существуют серьезные препятствия в цепочке поставок, которые следует устранить на ранних этапах переговоров, касающихся поиска сырья и вопросов ценообразования.В свете ограниченной доступности сырья и сложностей, связанных с разработкой литиевых рудников, компаниям следует искать альтернативные пути получения лития и других критически важных компонентов.Компании, полагающиеся на литий-ионные батареи, должны оценить и инвестировать в технологии, которые являются экономически жизнеспособными и максимизируют жизнеспособность и возможность переработки этих батарей, чтобы избежать проблем в цепочке поставок.В качестве альтернативы компании могут заключать многолетние соглашения на поставку лития.Однако, учитывая сильную зависимость редкоземельных металлов при производстве литий-ионных аккумуляторов, компаниям следует тщательно рассмотреть вопрос об источниках металлов и другие вопросы, которые могут повлиять на добычу и переработку, например, геополитические вопросы.
Время публикации: 24 сентября 2022 г.