Co impulso cara a enerxía limpa e o aumento da demanda de vehículos eléctricos, os fabricantes necesitan baterías, especialmente baterías de iones de litio, máis que nunca.Exemplos da transición acelerada cara a vehículos con batería están en todas partes: o Servizo Postal dos Estados Unidos anunciou que polo menos o 40% dos seus vehículos de entrega de próxima xeración e outros vehículos comerciais serán vehículos eléctricos, Amazon comezou a usar furgonetas de entrega de Rivian en máis dunha ducia de cidades. e Walmart executou un acordo para adquirir 4.500 furgonetas eléctricas de reparto.Con cada unha destas conversións, a tensión na cadea de subministración de baterías intensifica.Este artigo ofrecerá unha visión xeral da industria das baterías de ión-litio e dos problemas actuais da cadea de subministración que afectan á produción e ao futuro destas baterías.
I. Visión xeral da batería de ión-litio
A industria das baterías de ión-litio depende en gran medida da extracción de materias primas e da produción das baterías, ambas as cales son vulnerables á interferencia na cadea de subministración.
As baterías de ión-litio están formadas principalmente por catro compoñentes fundamentais: un cátodo, un ánodo, un separador e un electrólito, como se mostra na Figura 1. A un nivel alto, o cátodo (o compoñente que produce ións de litio) está composto por óxido de litio.1 O ánodo (o compoñente que almacena os ións de litio) está feito xeralmente de grafito.O electrólito é un medio que permite o libre movemento dos ións de litio que está composto por sales, disolventes e aditivos.Finalmente, o separador é a barreira absoluta entre o cátodo e o ánodo.
O cátodo é o compoñente crítico relevante para este artigo porque aquí é onde é máis probable que xurdan os problemas da cadea de subministración.A composición do cátodo depende en gran medida da aplicación da batería.2
Elementos necesarios da aplicación
Teléfonos móbiles
Cámaras
Portátiles Cobalto e Litio
Ferramentas eléctricas
Material médico Manganeso e Litio
or
Níquel-Cobalto-Manganeso e Litio
or
Fosfato e Litio
Dada a prevalencia e a continua demanda de novos teléfonos móbiles, cámaras e ordenadores, o cobalto e o litio son as materias primas máis valiosas na produción de baterías de ión-litio e xa se enfrontan a interrupcións na cadea de subministración na actualidade.
Hai tres etapas cruciais na produción de baterías de ión-litio: (1) extracción de materias primas, (2) refinación das materias primas e (3) produción e fabricación das propias baterías.En cada unha destas etapas, hai problemas da cadea de subministración que deberían abordarse durante as negociacións contractuais en lugar de esperar a que xurdan durante o curso da produción.
II.Problemas da cadea de subministración no sector da batería
A. Produción
China domina actualmente a cadea mundial de subministración de baterías de ión-litio, producindo o 79% de todas as baterías de ión-litio que entraron no mercado mundial en 2021.3 O país controla ademais o 61% da refinación de litio mundial para almacenamento de baterías e vehículos eléctricos4 e o 100% do procesamento. de grafito natural usado para ánodos de baterías.5 A posición dominante de China na industria de baterías de ión-litio e os elementos de terras raras asociados é motivo de preocupación tanto para as empresas como para os gobernos.
O COVID-19, a guerra en Ucraína e os inevitables disturbios xeopolíticos seguirán afectando ás cadeas de subministración globais.Do mesmo xeito que calquera outra industria, o sector enerxético viuse e seguirá viéndose afectado por estes factores.O cobalto, o litio e o níquel -materiais críticos na produción de baterías- están expostos a riscos na cadea de subministración porque a produción e o procesamento están xeograficamente concentrados e dominados por xurisdicións que supostamente violan os dereitos laborais e humanos.Para obter información adicional, consulte o noso artigo sobre Xestionar a interrupción da cadea de subministración nunha era de risco xeopolítico.
Arxentina tamén está á vangarda da loita mundial polo litio, xa que actualmente representa o 21% das reservas mundiais con só dúas minas en funcionamento.6 Do mesmo xeito que China, Arxentina posúe un poder significativo na minería de materias primas e planea ampliar a súa minería. influencia aínda máis na cadea de subministración de litio, con trece minas planificadas e potencialmente ducias máis en obras.
Os países europeos tamén están aumentando a súa produción, coa Unión Europea disposta a converterse no segundo produtor mundial de baterías de iones de litio en 2025 cun 11% da capacidade de produción mundial.7
A pesar dos recentes esforzos8, os Estados Unidos non teñen unha presenza significativa na minería ou refinación de metais de terras raras.Debido a isto, os Estados Unidos dependen moito de fontes estranxeiras para producir baterías de ión-litio.En xuño de 2021, o Departamento de Enerxía dos Estados Unidos (DOE) publicou unha revisión da cadea de subministración de baterías de gran capacidade e recomendou establecer capacidades de produción e procesamento domésticas de materiais críticos para soportar unha cadea de subministración de baterías totalmente doméstica.9 O DOE determinou que múltiples enerxías As tecnoloxías dependen en gran medida de fontes estranxeiras inseguras e inestables, o que necesita o crecemento interno da industria das baterías.10 En resposta, o DOE emitiu dous avisos de intención en febreiro de 2022 para proporcionar 2.910 millóns de dólares para impulsar a produción estadounidense de baterías de iones de litio que son fundamentais para o crecemento do sector enerxético.11 O DOE pretende financiar plantas de refino e produción de materiais de baterías, instalacións de reciclaxe e outras instalacións de fabricación.
A nova tecnoloxía tamén cambiará o panorama da produción de baterías de ión-litio.Lilac Solutions, unha startup con sede en California, ofrece tecnoloxía que pode recuperar12 ata o dobre de litio que os métodos tradicionais.13 Do mesmo xeito, Princeton NuEnergy é outra startup que desenvolveu unha forma barata e sostible de fabricar novas baterías a partir das antigas.14 Aínda que este tipo de novas tecnoloxías aliviará o pescozo de botella da cadea de subministración, non cambia o feito de que a produción de baterías de ión-litio depende en gran medida da dispoñibilidade de materias primas.O resultado final segue sendo que a produción mundial de litio existente concéntrase en Chile, Australia, Arxentina e China.15 Como se indica na Figura 2 a continuación, é probable que a dependencia dos materiais de orixe estranxeira continúe durante os próximos anos ata un maior desenvolvemento de tecnoloxía de batería que non depende de metais de terras raras.
Figura 2: Futuras fontes de produción de litio
B. Prezo
Nun artigo separado, Lauren Loew de Foley discutiu como o aumento do prezo do litio reflicte o aumento da demanda da batería, co que o custo aumentou máis do 900 % desde 2021.16 Estes aumentos de prezos continúan mentres a inflación se mantén nun máximo histórico.O aumento dos custos das baterías de ión-litio, unido á inflación, xa provocou aumentos nos prezos dos vehículos eléctricos.Para obter información adicional sobre o impacto da inflación na cadea de subministración, consulte o noso artigo Problemas da inflación: catro xeitos clave para que as empresas aborden a inflación na cadea de subministración.
Os tomadores de decisións quererán ser conscientes do impacto da inflación nos seus contratos que impliquen baterías de ión-litio."En mercados de almacenamento de enerxía ben establecidos, como os EE. UU., os custos máis elevados provocaron que algúns desenvolvedores buscasen renegociar os prezos dos contratos cos compradores.Estas renegociacións poden levar tempo e atrasar a posta en marcha do proxecto".di Helen Kou, unha asociada de almacenamento de enerxía da empresa de investigación BloombergNEF.17
C. Transporte/Inflamabilidade
As baterías de ión-litio están reguladas como un material perigoso segundo os Regulamentos de materiais perigosos do Departamento de Transporte dos EUA (DOT) polo Departamento de Transporte dos Estados Unidos, a Administración de Seguridade de Materiales Perigosos (PHMSA).A diferenza das baterías estándar, a maioría das baterías de iones de litio conteñen materiais inflamables e teñen unha densidade de enerxía incriblemente alta.Como resultado, as baterías de iones de litio poden sobrequecer e inflamarse en determinadas condicións, como un curtocircuíto, danos físicos, deseño ou montaxe inadecuados.Unha vez que se acenden, os lumes de pilas e baterías de litio poden ser difíciles de extinguir.18 Como resultado, as empresas deben ser conscientes dos riscos potenciais e avaliar as precaucións adecuadas cando se dedican a transaccións que impliquen baterías de iones de litio.
Ata a data, non hai unha investigación concluínte para determinar se os vehículos eléctricos son máis propensos a incendios espontáneos en comparación cos vehículos tradicionais.19 A investigación mostra que os vehículos eléctricos só teñen un 0,03% de posibilidades de acenderse, en comparación cos motores de combustión tradicionais cun 1,5% de posibilidades de irse. .20 Os vehículos híbridos —que teñen unha batería de alta tensión e un motor de combustión interna— teñen a maior probabilidade de incendio de vehículos nun 3,4%.21.
O 16 de febreiro de 2022, un buque de carga que transportaba case 4.000 vehículos desde Alemaña ata os Estados Unidos incendiouse no océano Atlántico.22 Case dúas semanas despois, o buque de carga afundiuse no medio do Atlántico.Aínda que non existe un comunicado oficial sobre a avaría dos vehículos tradicionais e eléctricos a bordo, os vehículos con batería de iones de litio dificultarían a extinción dos lumes.
III.Conclusión
A medida que o mundo avanza cara a enerxía máis limpa, crecerán as preguntas e os problemas relacionados coa cadea de subministración.Estas cuestións deben resolverse o antes posible antes de executar calquera contrato.Se vostede ou a súa empresa están involucrados en transaccións nas que as baterías de ión-litio son un compoñente material, hai importantes obstáculos na cadea de subministración que deben abordarse desde o inicio durante as negociacións sobre o abastecemento de materias primas e os problemas de prezos.Á luz da limitada dispoñibilidade de materias primas e das complexidades que implica o desenvolvemento de minas de litio, as empresas deberían buscar vías alternativas para obter litio e outros compoñentes críticos.As empresas que dependen de baterías de ión-litio deben avaliar e investir en tecnoloxía que sexa economicamente viable e maximice a viabilidade e reciclabilidade destas baterías para evitar problemas coa cadea de subministración.Alternativamente, as empresas poden celebrar acordos plurianuais para o litio.Non obstante, dada a gran dependencia dos metais de terras raras para producir baterías de ión-litio, as empresas deberían considerar en gran medida o abastecemento dos metais e outros problemas que poden afectar á minería e ao refino, como os problemas xeopolíticos.
Hora de publicación: 24-set-2022