Puhta energia ja suurenenud nõudluse tõttu elektrisõidukite järele vajavad tootjad akusid – eriti liitiumioonakusid – rohkem kui kunagi varem.Näiteid kiirenevast üleminekust akutoitel sõidukitele on kõikjal: Ameerika Ühendriikide postiteenistus teatas, et vähemalt 40% tema järgmise põlvkonna tarnesõidukitest ja muudest tarbesõidukitest on elektrisõidukid, Amazon on hakanud kasutama Riviani kaubaautosid enam kui kümnes linnas, ja Walmart sõlmis lepingu 4500 elektrilise kaubaauto ostmiseks.Iga sellise konversiooniga suureneb pinge akude tarneahelas.See artikkel annab ülevaate liitiumioonakude tööstusest ja praegustest tarneahela probleemidest, mis mõjutavad nende akude tootmist ja tulevikku.
I. Liitium-ioon aku ülevaade
Liitiumioonakude tööstus sõltub suuresti tooraine kaevandamisest ja akude tootmisest – mõlemad on tarneahela häirete suhtes tundlikud.
Liitiumioonakud koosnevad peamiselt neljast põhikomponendist: katood, anood, separaator ja elektrolüüt, nagu on näidatud joonisel 1. Kõrgel tasemel koosneb katood (liitiumiioone tootev komponent) liitiumoksiidist.1 Anood (liitiumiioone salvestav komponent) on tavaliselt valmistatud grafiidist.Elektrolüüt on keskkond, mis võimaldab sooladest, lahustitest ja lisanditest koosnevatel liitiumioonidel vaba liikumist.Lõpuks on eraldaja absoluutne barjäär katoodi ja anoodi vahel.
Katood on selle artikli jaoks oluline komponent, kuna see on koht, kus tarneahela probleemid tekivad kõige tõenäolisemalt.Katoodi koostis oleneb tugevalt aku rakendusest.2
Rakenduse nõutavad elemendid
Mobiiltelefonid
Kaamerad
Sülearvutid koobalt ja liitium
Elektrilised tööriistad
Meditsiiniseadmed Mangaan ja liitium
or
Nikkel-koobalt-mangaan ja liitium
or
Fosfaat ja liitium
Arvestades uute mobiiltelefonide, kaamerate ja arvutite levimust ja jätkuvat nõudlust, on koobalt ja liitium liitium-ioonakude tootmisel kõige väärtuslikumad toorained ning juba täna seisavad nad silmitsi tarneahela katkestustega.
Liitiumioonakude tootmisel on kolm otsustavat etappi: (1) tooraine kaevandamine, (2) tooraine rafineerimine ja (3) akude tootmine ja tootmine.Kõigis neis etappides on tarneahela probleeme, mida tuleks käsitleda lepinguliste läbirääkimiste käigus, mitte oodata probleemide tekkimist tootmise käigus.
II.Tarneahela probleemid akutööstuses
A. Tootmine
Praegu domineerib ülemaailmses liitiumioonakude tarneahelas Hiina, kes toodab 79% kõigist 2021. aastal maailmaturule sisenenud liitiumioonakudest.3 Lisaks kontrollib riik 61% ülemaailmsest liitiumi rafineerimisest akude ladustamiseks ja elektrisõidukiteks4 ning 100% töötlemisest. naturaalsest grafiidist, mida kasutatakse akude anoodide jaoks.5 Hiina domineeriv seisund liitiumioonakude ja sellega seotud haruldaste muldmetallide elementide tootmises tekitab muret nii ettevõtetele kui ka valitsustele.
COVID-19, sõda Ukrainas ja vältimatud geopoliitilised rahutused mõjutavad jätkuvalt ülemaailmseid tarneahelaid.Sarnaselt teistele tööstusharudele on need tegurid mõjutanud ja mõjutavad ka edaspidi energiasektorit.Koobalt, liitium ja nikkel – kriitilised materjalid patareide tootmisel – on avatud tarneahela riskidele, kuna tootmine ja töötlemine on geograafiliselt koondunud ning seal domineerivad jurisdiktsioonid, mis väidetavalt rikuvad töö- ja inimõigusi.Lisateabe saamiseks vaadake meie artiklit Tarneahela häirete haldamine geopoliitilise riski ajastul.
Argentina on ka liitiumi ülemaailmses võitluses esirinnas, kuna praegu on tema arvele 21% maailma varudest ja töötab ainult kaks kaevandust.6 Sarnaselt Hiinaga on Argentinal märkimisväärne võim tooraine kaevandamisel ja ta kavatseb oma tegevust laiendada. mõjutada liitiumi tarneahelat veelgi, kusjuures kavandatud on kolmteist kaevandust ja veel kümneid kaevandusi on töös.
Ka Euroopa riigid suurendavad oma tootmist ning Euroopa Liit on valmis saama 2025. aastaks maailma suuruselt teiseks liitiumioonakude tootjaks, omades 11% ülemaailmsest tootmisvõimsusest.7
Vaatamata hiljutistele jõupingutustele8 ei ole Ameerika Ühendriikidel haruldaste muldmetallide kaevandamisel ega rafineerimisel märkimisväärset osalust.Seetõttu toetub USA liitiumioonakude tootmisel suuresti välisallikatele.2021. aasta juunis avaldas USA energeetikaministeerium (DOE) ülevaate suure võimsusega akude tarneahela kohta ja soovitas luua kodumaise tootmise ja töötlemise võimalused kriitiliste materjalide jaoks, et toetada täielikult kodumaist akude tarneahelat.9 DOE otsustas, et mitu energiat tehnoloogiad sõltuvad suurel määral ebaturvalistest ja ebastabiilsetest välisallikatest, mistõttu on vaja akutööstuse kodumaist kasvu.10 Vastuseks andis DOE 2022. aasta veebruaris kaks kavatsusteadet eraldada 2,91 miljardit dollarit liitiumioonakude tootmise suurendamiseks USA-s, mis on kriitilise tähtsusega. energiasektori kasvatamine.11 DOE kavatseb rahastada akumaterjalide rafineerimis- ja tootmisettevõtteid, ringlussevõtu rajatisi ja muid tootmisrajatisi.
Uus tehnoloogia muudab ka liitiumioonakude tootmise maastikku.Californias asuv idufirma Lilac Solutions pakub tehnoloogiat, mis suudab taastada12 kuni kaks korda rohkem liitiumit kui traditsioonilised meetodid.13 Samamoodi on Princeton NuEnergy veel üks idufirma, mis on välja töötanud odava ja jätkusuutliku viisi vanadest patareidest uute valmistamiseks.14 Kuigi seda tüüpi uus tehnoloogia leevendab tarneahela kitsaskohti, ei muuda see tõsiasja, et liitiumioonakude tootmine sõltub suuresti tooraine kättesaadavusest.Põhimõte on see, et maailma praegune liitiumitootmine on koondunud Tšiilisse, Austraaliasse, Argentinasse ja Hiinasse.15 Nagu on näidatud alloleval joonisel 2, jätkub sõltuvus välismaistest materjalidest tõenäoliselt veel paaril järgmisel aastal, kuni akutehnoloogia, mis ei tugine haruldastele muldmetallidele.
Joonis 2: Tulevased liitiumi tootmisallikad
B. Hind
Eraldi artiklis arutles Foley's Lauren Loew, kuidas liitiumi hinnatõus peegeldab suurenenud akunõudlust, mille kulud on alates 2021. aastast tõusnud enam kui 900%.16 Need hinnatõusud jätkuvad, kuna inflatsioon püsib kõigi aegade kõrgeimal tasemel.Liitiumioonakude kallinevad hinnad koos inflatsiooniga on juba kaasa toonud elektrisõidukite hinnatõusu.Lisateavet inflatsiooni mõju kohta tarneahelale leiate meie artiklist Inflatsioonihädad: Neli peamist viisi ettevõtetele tarneahelas inflatsiooniga tegelemiseks.
Otsustajad tahavad olla teadlikud inflatsiooni mõjust nende liitium-ioonakudega seotud lepingutele.„Väljakujunenud energiasalvestusturgudel, nagu USA, on kõrgemad kulud viinud selleni, et mõned arendajad on soovinud tarnijatega lepinguhinnad uuesti läbi rääkida.Need läbirääkimised võivad võtta aega ja projekti käivitamist edasi lükata.ütleb Helen Kou, uuringufirma BloombergNEF.17 energia salvestamise kaastöötaja
C. Transport/süttivus
Liitiumioonakud on USA transpordiministeeriumi (DOT) ohtlike materjalide eeskirjade kohaselt USA transpordiministeeriumi torujuhtmete ja ohtlike materjalide ohutuse administratsiooni (PHMSA) poolt ohtlike materjalidena reguleeritud.Erinevalt tavalistest akudest sisaldavad enamik liitiumioonakusid kergestisüttivaid materjale ja neil on uskumatult kõrge energiatihedus.Selle tulemusena võivad liitiumioonakud teatud tingimustes, näiteks lühise, füüsilise kahjustuse, ebaõige konstruktsiooni või kokkupanemise korral, üle kuumeneda ja süttida.Pärast süttimist võib liitiumelementide ja akude tulekahjusid olla raske kustutada.18 Selle tulemusena peavad ettevõtted olema teadlikud võimalikest riskidest ja hindama õigeid ettevaatusabinõusid, kui nad osalevad liitium-ioonakudega seotud tehingutes.
Siiani ei ole tehtud lõplikke uuringuid, et teha kindlaks, kas elektrisõidukid on tavaliste sõidukitega võrreldes kalduvamad iseeneslikele tulekahjudele.19 Uuringud näitavad, et elektrisõidukite süttimise tõenäosus on vaid 0,03%, võrreldes traditsiooniliste sisepõlemismootoritega 1,5% tõenäosusega. .20 Hübriidsõidukitel, millel on kõrgepingeaku ja sisepõlemismootor, on sõiduki tulekahju suurim tõenäosus 3,4%.21
16. veebruaril 2022 süttis Atlandi ookeanil kaubalaev, mis vedas Saksamaalt USA-sse ligi 4000 sõidukit.22 Ligi kaks nädalat hiljem uppus kaubalaev keset Atlandi ookeani.Kuigi pardal ei ole ametlikku kinnitust traditsiooniliste ja elektrisõidukite rikke kohta, oleksid liitiumioonakuga sõidukid tulekahjusid raskendanud kustutama.
III.Järeldus
Kui maailm liigub puhtama energia poole, kasvavad tarneahelaga seotud küsimused ja probleemid.Need küsimused tuleks lahendada võimalikult kiiresti enne mis tahes lepingu sõlmimist.Kui teie või teie ettevõte on seotud tehingutega, kus liitiumioonakud on materjalikomponent, on olulisi tarneahela tõkkeid, mida tuleks tooraine hankimist ja hinnakujundusküsimusi käsitlevate läbirääkimiste ajal varakult käsitleda.Arvestades tooraine piiratud kättesaadavust ja liitiumikaevanduste väljatöötamisega seotud keerukust, peaksid ettevõtted otsima alternatiivseid võimalusi liitiumi ja muude kriitiliste komponentide hankimiseks.Liitium-ioonakudele tuginevad ettevõtted peaksid hindama ja investeerima tehnoloogiasse, mis on majanduslikult elujõuline ning maksimeerib nende akude elujõulisuse ja ringlussevõetavuse, et vältida tarneahelaga seotud probleeme.Teise võimalusena võivad ettevõtted sõlmida liitiumi osas mitmeaastased lepingud.Arvestades aga seda, et liitium-ioonakude tootmine sõltub suuresti haruldastest muldmetallidest, peaksid ettevõtted tõsiselt kaaluma metallide hankimist ja muid probleeme, mis võivad mõjutada kaevandamist ja rafineerimist, näiteks geopoliitilisi probleeme.
Postitusaeg: 24. september 2022