В условиях стремления к экологически чистой энергии и увеличения спроса на электромобили производители нуждаются в батареях, особенно в литий-ионных, больше, чем когда-либо.Примеры ускоренного перехода на транспортные средства с батарейным питанием можно найти повсюду: Почтовая служба США объявила, что не менее 40% ее транспортных средств доставки нового поколения и других коммерческих транспортных средств будут электромобилями, Amazon начала использовать фургоны доставки Rivian более чем в дюжине городов, и Walmart подписали соглашение о покупке 4500 электрических фургонов для доставки.С каждым из этих преобразований увеличивается нагрузка на цепочку поставок аккумуляторов.В этой статье будет представлен обзор отрасли литий-ионных аккумуляторов и текущих проблем цепочки поставок, влияющих на производство и будущее этих аккумуляторов.
I. Обзор литий-ионных аккумуляторов
Индустрия литий-ионных аккумуляторов в значительной степени зависит от добычи сырья и производства аккумуляторов — и то, и другое уязвимо для вмешательства в цепочку поставок.
Литий-ионные аккумуляторы в основном состоят из четырех основных компонентов: катода, анода, сепаратора и электролита, как показано на рис. 1. На высоком уровне катод (компонент, производящий ионы лития) состоит из оксида лития.1 Анод (компонент, который удерживает ионы лития) обычно изготавливается из графита.Электролит представляет собой среду, которая обеспечивает свободное движение ионов лития и состоит из солей, растворителей и добавок.Наконец, сепаратор является абсолютным барьером между катодом и анодом.
Катод является критическим компонентом, относящимся к этой статье, потому что именно здесь чаще всего возникают проблемы с цепочкой поставок.Состав катода сильно зависит от применения батареи.2
Необходимые 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 важных этапа: (1) добыча сырья, (2) очистка сырья и (3) производство самих аккумуляторов.На каждом из этих этапов возникают проблемы цепочки 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
В настоящее время Китай доминирует в глобальной цепочке поставок литий-ионных аккумуляторов, производя 79 % всех литий-ионных аккумуляторов, которые поступят на мировой рынок в 2021 году. Кроме того, страна контролирует 61 % мирового объема переработки лития для хранения аккумуляторов и электромобилей4 и 100 % переработки природного графита, используемого для анодов аккумуляторов.5 Доминирующее положение Китая в производстве литий-ионных аккумуляторов и связанных с ними редкоземельных элементов вызывает беспокойство как у компаний, так и у правительств.
COVID-19, война в Украине и неизбежные геополитические волнения будут продолжать влиять на глобальные цепочки поставок.Как и любая другая отрасль, энергетика была и будет зависеть от этих факторов.Кобальт, литий и никель — важнейшие материалы в производстве аккумуляторов — подвержены рискам в цепочке поставок, поскольку производство и переработка сосредоточены географически и доминируют в юрисдикциях, которые, как утверждается, нарушают трудовые права и права человека.Для получения дополнительной информации см. нашу статью «Управление сбоями в цепочке поставок в эпоху геополитических рисков».
Аргентина также находится в авангарде глобальной борьбы за литий, поскольку в настоящее время на ее долю приходится 21% мировых запасов, при этом действуют всего два рудника.6 Подобно Китаю, Аргентина обладает значительной силой в добыче сырья и планирует расширять свои дальнейшее влияние в цепочке поставок лития, с тринадцатью запланированными рудниками и потенциально еще десятками в разработке.
Европейские страны также наращивают свое производство, и к 2025 году Европейский союз должен стать вторым по величине производителем литий-ионных аккумуляторов в мире с 11% мировых производственных мощностей7.
Несмотря на недавние усилия8, Соединенные Штаты не имеют значительного присутствия в добыче или переработке редкоземельных металлов.Из-за этого Соединенные Штаты в значительной степени полагаются на иностранные источники для производства литий-ионных аккумуляторов.В июне 2021 г. 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 аккумуляторов9. технологии сильно зависят от ненадежных и нестабильных иностранных источников, что требует внутреннего роста аккумуляторной промышленности.10 В ответ на это Министерство энергетики опубликовало два уведомления о намерениях в феврале 2022 года выделить 2,91 миллиарда долларов на увеличение производства в США литий-ионных аккумуляторов, которые имеют решающее значение для рост энергетического сектора.11 Министерство энергетики намерено финансировать заводы по переработке и производству аккумуляторных материалов, предприятия по переработке и другие производственные мощности.
Новая технология также изменит ландшафт производства литий-ионных аккумуляторов.Lilac Solutions, калифорнийская стартап-компания, предлагает технологию, которая позволяет регенерировать лития в два раза больше, чем традиционные методы.13 Точно так же Princeton NuEnergy — еще один стартап, разработавший недорогой и устойчивый способ изготовления новых батарей из старых.14 Хотя этот тип новой технологии устранит узкое место в цепочке поставок, он не меняет того факта, что производство литий-ионных аккумуляторов в значительной степени зависит от наличия сырья.Суть в том, что существующее мировое производство лития сосредоточено в Чили, Австралии, Аргентине и Китае. аккумуляторная технология, не использующая редкоземельные металлы.
Рисунок 2: Будущие источники производства лития
Б. Цена
В отдельной статье Лорен Лоу из Foley рассказала о том, как рост цен на литий отражает увеличение спроса на батареи, при этом стоимость выросла более чем на 900% с 2021 года16. Эти скачки цен продолжаются, поскольку инфляция остается на рекордно высоком уровне.Рост стоимости литий-ионных аккумуляторов вкупе с инфляцией уже привел к росту цен на электромобили.Дополнительную информацию о влиянии инфляции на цепочку поставок см. в нашей статье «Инфляционные беды: четыре основных способа для компаний справиться 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 разработчики стремятся пересмотреть контрактные цены с покупателями.Эти повторные переговоры могут занять время и задержать ввод проекта в эксплуатацию».— говорит Хелен Коу, специалист по хранению энергии в исследовательской компании BloombergNEF.17
C. Транспортировка/воспламеняемость
Литий-ионные батареи регулируются как опасный материал в соответствии с Правилами обращения с опасными материалами Министерства транспорта США (DOT) Управления по безопасности трубопроводов и опасных материалов Министерства транспорта США (PHMSA).В отличие от стандартных аккумуляторов, большинство литий-ионных аккумуляторов содержат легковоспламеняющиеся материалы и обладают невероятно высокой плотностью энергии.В результате литий-ионные аккумуляторы могут перегреться и воспламениться при определенных условиях, таких как короткое замыкание, физическое повреждение, неправильная конструкция или сборка.После воспламенения возгорание литиевых элементов и батарей может быть трудно потушить18. В результате компаниям необходимо знать о потенциальных рисках и оценивать надлежащие меры предосторожности при совершении операций с литий-ионными батареями.
На сегодняшний день нет убедительных исследований, чтобы определить, являются ли электромобили более склонными к самовозгоранию по сравнению с традиционными транспортными средствами.19 Исследования показывают, что вероятность воспламенения электромобилей составляет всего 0,03% по сравнению с традиционными двигателями внутреннего сгорания с вероятностью возгорания 1,5%. .20 Гибридные транспортные средства, имеющие высоковольтную батарею и двигатель внутреннего сгорания, имеют наибольшую вероятность возгорания транспортного средства — 3,4%.21
16 февраля 2022 г. в Атлантическом океане загорелся грузовой корабль, перевозивший почти 4000 автомобилей из Германии в США22. Почти две недели спустя грузовой корабль затонул посреди Атлантического океана.Хотя официального заявления о поломке традиционных и электрических транспортных средств на борту нет, транспортные средства с литий-ионными батареями затруднили бы тушение пожаров.
III.Вывод
По мере того, как мир движется к более чистой энергии, вопросы и проблемы, связанные с цепочкой поставок, будут расти.Эти вопросы следует решать как можно скорее до заключения любого контракта.Если вы или ваша компания участвуете в сделках, в которых литий-ионные аккумуляторы являются существенным компонентом, существуют значительные препятствия в цепочке поставок, которые следует устранить на раннем этапе переговоров по вопросам источников сырья и ценообразования.В свете ограниченной доступности сырья и сложностей, связанных с разработкой литиевых рудников, компаниям следует искать альтернативные пути получения лития и других важных компонентов.Компании, полагающиеся на литий-ионные батареи, должны оценивать и инвестировать в технологии, которые являются экономически жизнеспособными и максимизируют жизнеспособность и возможность вторичной переработки этих батарей, чтобы избежать проблем с цепочкой поставок.В качестве альтернативы компании могут заключать многолетние соглашения на литий.Однако, учитывая сильную зависимость от редкоземельных металлов для производства литий-ионных аккумуляторов, компаниям следует серьезно подумать о источниках металлов и других вопросах, которые могут повлиять на добычу и переработку, таких как геополитические проблемы.
Время публикации: 24 сентября 2022 г.