Zakłócenia łańcucha dostaw w przemyśle energetycznym: wyzwania związane z dostawą baterii litowo-jonowych | Blogi | Doradca ds. przemysłu wytwórczego


Wraz z dążeniem do czystej energii i zwiększonym zapotrzebowaniem na pojazdy elektryczne, producenci potrzebują baterii — w szczególności akumulatorów litowo-jonowych — bardziej niż kiedykolwiek. Przykłady coraz szybszego przejścia na pojazdy zasilane bateryjnie są wszędzie: Poczta Stanów Zjednoczonych ogłosiła, że ​​co najmniej 40% swoich pojazdów dostawczych nowej generacji i innych pojazdów użytkowych będą pojazdami elektrycznymi, Amazon zaczął korzystać z samochodów dostawczych Rivian w kilkunastu miastach, i Walmart podpisały umowę na zakup 4500 elektrycznych samochodów dostawczych. Z każdą taką konwersją zwiększa się obciążenie łańcucha dostaw akumulatorów. W tym artykule przedstawiono przegląd branży akumulatorów litowo-jonowych oraz bieżących problemów związanych z łańcuchem dostaw wpływających na produkcję i przyszłość tych akumulatorów.

I. Przegląd baterii litowo-jonowych

Branża akumulatorów litowo-jonowych w dużej mierze opiera się na wydobyciu surowców i produkcji akumulatorów, które są podatne na zakłócenia łańcucha dostaw.

Akumulatory litowo-jonowe składają się głównie z czterech kluczowych elementów: katody, anody, separatora i elektrolitu, jak pokazano na rysunku 1. Na wysokim poziomie katoda (element wytwarzający jony litu) składa się z tlenku litu.1 Anoda (element przechowujący jony litu) jest zwykle wykonana z grafitu. Elektrolit jest ośrodkiem umożliwiającym swobodny ruch jonów litu, który składa się z soli, rozpuszczalników i dodatków. Wreszcie separator jest absolutną barierą między katodą a anodą.

Schemat baterii

Katoda jest kluczowym elementem związanym z tym artykułem, ponieważ w tym miejscu najprawdopodobniej pojawią się problemy z łańcuchem dostaw. Skład katody w dużej mierze zależy od zastosowania baterii.2

Aplikacja Wymagane elementy

Telefony komórkowe
Kamery
Laptopy

Kobalt i lit

Elektronarzędzia
Wyposażenie medyczne

Mangan i Lit
lub
Nikiel-Kobalt-Mangan i Lit
lub
Fosforan i Lit

Biorąc pod uwagę powszechność i ciągłe zapotrzebowanie na nowe telefony komórkowe, aparaty fotograficzne i komputery, kobalt i lit są najcenniejszymi surowcami w produkcji baterii litowo-jonowych i już dziś napotykają na przerwy w łańcuchu dostaw.

W produkcji akumulatorów litowo-jonowych istnieją trzy kluczowe etapy: (1) wydobycie surowców, (2) rafinacja surowców oraz (3) produkcja i produkcja samych akumulatorów. Na każdym z tych etapów pojawiają się kwestie związane z łańcuchem dostaw, którymi należy się zająć podczas negocjacji umownych, a nie czekać na pojawienie się problemów w trakcie produkcji.

II. Problemy z łańcuchem dostaw w branży akumulatorów

A. Produkcja

Chiny dominują obecnie w globalnym łańcuchu dostaw akumulatorów litowo-jonowych, produkując 79% wszystkich akumulatorów litowo-jonowych, które weszły na światowy rynek w 2021 r.3 Kraj kontroluje ponadto 61% globalnej rafinacji litu do przechowywania akumulatorów i pojazdów elektrycznych4 oraz 100% przetwarzania naturalnego grafitu używanego do anod akumulatorowych.5 Dominująca pozycja Chin w branży akumulatorów litowo-jonowych i związanych z nią pierwiastków ziem rzadkich jest powodem do niepokoju zarówno dla firm, jak i rządów.

COVID-19, wojna na Ukrainie i nieuniknione niepokoje geopolityczne będą nadal wpływać na globalne łańcuchy dostaw. Jak każda inna branża, sektor energetyczny był i będzie pod wpływem tych czynników. Kobalt, lit i nikiel — materiały o krytycznym znaczeniu w produkcji baterii — są narażone na ryzyko związane z łańcuchem dostaw, ponieważ produkcja i przetwarzanie są skoncentrowane geograficznie i zdominowane przez jurysdykcje, w których zarzuca się łamanie praw pracowniczych i praw człowieka. Aby uzyskać dodatkowe informacje, zobacz nasz artykuł na Zarządzanie zakłóceniami łańcucha dostaw w erze ryzyka geopolitycznego.

Argentyna znajduje się również w czołówce światowej walki o lit, ponieważ obecnie stanowi 21% światowych rezerw, a działają tylko dwie kopalnie.6 Podobnie jak Chiny, Argentyna sprawuje znaczną władzę w wydobyciu surowców i planuje dalej rozszerzać swoje wpływy w łańcuchu dostaw litu, z trzynastoma planowanymi kopalniami i potencjalnie dziesiątkami kolejnych w trakcie prac.

Kraje europejskie również zwiększają swoją produkcję, a Unia Europejska jest gotowa do 2025 r. stać się drugim co do wielkości producentem akumulatorów litowo-jonowych na świecie z 11% światowych zdolności produkcyjnych.7

Pomimo ostatnich wysiłków,8 Stany Zjednoczone nie mają znaczącej obecności w wydobyciu lub rafinacji metali ziem rzadkich. Z tego powodu Stany Zjednoczone w dużej mierze opierają się na zagranicznych źródłach produkcji akumulatorów litowo-jonowych. W czerwcu 2021 r. Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) opublikował przegląd łańcucha dostaw baterii o dużej pojemności i zalecił ustanowienie krajowych zdolności produkcyjnych i przetwórczych dla materiałów krytycznych w celu wsparcia w pełni krajowego łańcucha dostaw baterii.9 DOE ustaliło, że wiele technologii energetycznych jest w dużym stopniu uzależnionych od niepewnych i niestabilnych źródeł zagranicznych, co wymusza rozwój przemysłu akumulatorowego w kraju.10 W odpowiedzi DOE wydał w lutym 2022 r. dwa zawiadomienia o zamiarze przekazania 2,91 miliarda dolarów na zwiększenie produkcji akumulatorów litowo-jonowych w USA, które mają kluczowe znaczenie dla rozwoju sektora energetycznego.11 DOE zamierza finansować zakłady rafinacji i produkcji materiałów akumulatorowych, zakłady recyklingu i inne zakłady produkcyjne.

Nowa technologia zmieni również krajobraz produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Lilac Solutions, start-up z Kalifornii, oferuje technologię, którą można odzyskać12 do dwóch razy więcej litu niż tradycyjne metody.13 Podobnie Princeton NuEnergy to kolejny startup, który opracował niedrogi, zrównoważony sposób na wytwarzanie nowych baterii ze starych.14 Chociaż ten rodzaj nowej technologii złagodzi wąskie gardło w łańcuchu dostaw, nie zmienia to faktu, że produkcja akumulatorów litowo-jonowych w dużym stopniu zależy od dostępności surowców źródłowych. Najważniejsze jest to, że istniejąca światowa produkcja litu koncentruje się w Chile, Australii, Argentynie i Chinach.15 Jak wskazano na rysunku 2 poniżej, zależność od materiałów pochodzących z zagranicy prawdopodobnie utrzyma się przez następne kilka lat, aż do dalszego rozwoju technologii akumulatorów, która nie opiera się na metalach ziem rzadkich.

Rysunek 2: Przyszłe źródła produkcji litu

Przyszłe usługi produkcji litu

B. Cena

W osobny artykułLauren Loew z Foley omówiła, w jaki sposób wzrost cen litu odzwierciedla zwiększone zapotrzebowanie na baterie, a koszt wzrósł o ponad 900% od 2021 roku.16 Te wzrosty cen są kontynuowane, ponieważ inflacja pozostaje na najwyższym poziomie w historii. Rosnące koszty akumulatorów litowo-jonowych w połączeniu z inflacją już spowodowały wzrost cen pojazdów elektrycznych. Dodatkowe informacje na temat wpływu inflacji na łańcuch dostaw znajdziesz w naszym artykule Kłopoty inflacyjne: cztery kluczowe sposoby radzenia sobie firm z inflacją w łańcuchu dostaw.

Decydenci będą chcieli mieć świadomość wpływu inflacji na ich kontrakty dotyczące akumulatorów litowo-jonowych. „Na dobrze ugruntowanych rynkach magazynowania energii, takich jak USA, wyższe koszty spowodowały, że niektórzy deweloperzy chcą renegocjować ceny kontraktowe z odbiorcami. Te renegocjacje mogą zająć trochę czasu i opóźnić uruchomienie projektu”. mówi Helen Kou, współpracownik ds. magazynowania energii w firmie badawczej BloombergNEF.17

C. Transport/palność

Akumulatory litowo-jonowe są regulowane jako materiał niebezpieczny zgodnie z przepisami dotyczącymi materiałów niebezpiecznych Departamentu Transportu Stanów Zjednoczonych (DOT) wydanymi przez Departament Transportu Rurociągów i Administracji Bezpieczeństwa Materiałów Niebezpiecznych (PHMSA). W przeciwieństwie do baterii standardowych, większość baterii litowo-jonowych zawiera materiały łatwopalne i ma niewiarygodnie wysoką gęstość energii. W rezultacie akumulatory litowo-jonowe mogą się przegrzać i zapalić w określonych warunkach, takich jak zwarcie, uszkodzenie fizyczne, niewłaściwa konstrukcja lub montaż. Po zapaleniu, pożary ogniw litowych i baterii mogą być trudne do ugaszenia.18 W rezultacie firmy muszą być świadome potencjalnych zagrożeń i oceniać odpowiednie środki ostrożności podczas transakcji dotyczących akumulatorów litowo-jonowych.

Do chwili obecnej nie ma jednoznacznych badań, które pozwoliłyby ustalić, czy pojazdy elektryczne są bardziej podatne na spontaniczne pożary w porównaniu z pojazdami tradycyjnymi.19 Badania pokazują, że pojazdy elektryczne mają tylko 0,03% szansy na zapłon, w porównaniu z tradycyjnymi silnikami spalinowymi z 1,5% szansą na zapłon.20 Pojazdy hybrydowe — które mają akumulator wysokiego napięcia i silnik spalinowy — mają największe prawdopodobieństwo pożaru pojazdu, wynoszące 3,4%.21

16 lutego 2022 r. na Oceanie Atlantyckim zapalił się statek towarowy przewożący blisko 4000 pojazdów z Niemiec do Stanów Zjednoczonych.22 Prawie dwa tygodnie później statek towarowy zatonął na środku Atlantyku. Chociaż nie ma oficjalnego oświadczenia na temat awarii tradycyjnych i elektrycznych pojazdów na pokładzie, pojazdy z akumulatorami litowo-jonowymi utrudniłyby ugaszenie pożarów.

III. Wniosek

W miarę, jak świat zmierza w kierunku czystszej energii, rosnąć będą pytania i problemy dotyczące łańcucha dostaw. Na te pytania należy odpowiedzieć jak najszybciej przed zawarciem jakiejkolwiek umowy. Jeśli Ty lub Twoja firma uczestniczycie w transakcjach, w których baterie litowo-jonowe są komponentem materialnym, istnieją znaczące przeszkody w łańcuchu dostaw, które należy rozwiązać na wczesnym etapie negocjacji dotyczących pozyskiwania surowców i kwestii cenowych. W świetle ograniczonej dostępności surowców i złożoności związanej z rozwojem kopalni litu, firmy powinny szukać alternatywnych sposobów pozyskiwania litu i innych krytycznych składników. Firmy polegające na bateriach litowo-jonowych powinny oceniać i inwestować w technologię, która jest ekonomicznie opłacalna i maksymalizuje rentowność i możliwość recyklingu tych baterii, aby uniknąć problemów z łańcuchem dostaw. Alternatywnie firmy mogą zawierać wieloletnie umowy na lit. Jednak biorąc pod uwagę duże uzależnienie od metali ziem rzadkich w produkcji akumulatorów litowo-jonowych, firmy powinny poważnie rozważyć pozyskiwanie metali i inne kwestie, które mogą mieć wpływ na wydobycie i rafinację, takie jak kwestie geopolityczne. Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące kwestii związanych z łańcuchem dostaw, skontaktuj się z naszym zespołem w Foley & Lardner.

Subskrybuj serię dotyczącą zakłóceń w łańcuchu dostaw

Aby pomóc Ci poruszać się po tych niezbadanych terytoriach w łańcuchu dostaw, zapraszamy do subskrypcji Foley’s Seria zakłóceń łańcucha dostaw klikając tutaj.



12 Odzyskiwanie to proces, w którym lit, kobalt, nikiel i mangan można odzyskać z akumulatorów, które nie mają już użytecznej żywotności. Po odzyskaniu tych metali można je ponownie wykorzystać w nowych bateriach.



Artykuł przetłumaczony automatycznie…

Similar Posts