Con la spinta verso l'energia pulita e la crescente domanda di veicoli elettrici, i produttori hanno bisogno di batterie, in particolare batterie agli ioni di litio, più che mai.Esempi della transizione accelerata ai veicoli alimentati a batteria sono ovunque: il servizio postale degli Stati Uniti ha annunciato che almeno il 40% dei suoi veicoli di consegna di nuova generazione e altri veicoli commerciali saranno veicoli elettrici, Amazon ha iniziato a utilizzare i furgoni Rivian in oltre una dozzina di città, e Walmart ha stipulato un accordo per l'acquisto di 4.500 furgoni elettrici per le consegne.Con ciascuna di queste conversioni, la tensione sulla catena di approvvigionamento delle batterie si intensifica.Questo articolo fornirà una panoramica dell'industria delle batterie agli ioni di litio e degli attuali problemi della catena di approvvigionamento che interessano la produzione e il futuro di queste batterie.
I. Panoramica della batteria agli ioni di litio
L'industria delle batterie agli ioni di litio fa molto affidamento sull'estrazione di materie prime e sulla produzione delle batterie, entrambe vulnerabili alle interferenze della catena di approvvigionamento.
Le batterie agli ioni di litio sono composte principalmente da quattro componenti chiave: un catodo, un anodo, un separatore e un elettrolita, come mostrato nella Figura 1. Ad alto livello, il catodo (il componente che produce ioni di litio) è composto da ossido di litio.1 L'anodo (il componente che immagazzina gli ioni di litio) è generalmente realizzato in grafite.L'elettrolita è un mezzo che consente il libero movimento degli ioni di litio che è composto da sali, solventi e additivi.Infine, il separatore è la barriera assoluta tra il catodo e l'anodo.
Il catodo è il componente critico rilevante per questo articolo perché è qui che è più probabile che sorgano problemi nella catena di approvvigionamento.La composizione del catodo dipende fortemente dall'applicazione della batteria.2
Elementi richiesti dall'applicazione
Telefono cellulare
Macchine fotografiche
Laptop Cobalto e Litio
Utensili elettrici
Attrezzature mediche Manganese e Litio
or
Nichel-Cobalto-Manganese e Litio
or
Fosfato e Litio
Data la prevalenza e la continua domanda di nuovi telefoni cellulari, fotocamere e computer, il cobalto e il litio sono le materie prime più preziose nella produzione di batterie agli ioni di litio e già oggi devono affrontare interruzioni della catena di approvvigionamento.
Ci sono tre fasi cruciali nella produzione di batterie agli ioni di litio: (1) estrazione di materie prime, (2) raffinazione delle materie prime e (3) produzione e produzione delle batterie stesse.In ciascuna di queste fasi, ci sono problemi della catena di approvvigionamento che dovrebbero essere affrontati durante le negoziazioni contrattuali piuttosto che attendere che i problemi si presentino durante il corso della produzione.
II.Problemi della catena di approvvigionamento nel settore delle batterie
A. Produzione
La Cina attualmente domina la catena di approvvigionamento globale delle batterie agli ioni di litio, producendo il 79% di tutte le batterie agli ioni di litio che sono entrate nel mercato globale nel 2021.3 Il paese controlla ulteriormente il 61% della raffinazione globale del litio per lo stoccaggio delle batterie e i veicoli elettrici4 e il 100% del trattamento di grafite naturale utilizzata per gli anodi delle batterie.5 La posizione dominante della Cina nell'industria delle batterie agli ioni di litio e nelle terre rare associate è motivo di preoccupazione sia per le aziende che per i governi.
Il COVID-19, la guerra in Ucraina e gli inevitabili disordini geopolitici continueranno a influenzare le catene di approvvigionamento globali.Proprio come qualsiasi altro settore, il settore energetico è stato e continuerà ad essere influenzato da questi fattori.Il cobalto, il litio e il nichel, materiali critici nella produzione delle batterie, sono esposti ai rischi della catena di approvvigionamento perché la produzione e la lavorazione sono geograficamente concentrate e dominate da giurisdizioni che sono state accusate di violare il lavoro e i diritti umani.Per ulteriori informazioni, consultare il nostro articolo sulla gestione dell'interruzione della catena di approvvigionamento in un'era di rischio geopolitico.
L'Argentina è anche in prima linea nella corsa globale per il litio poiché attualmente rappresenta il 21% delle riserve mondiali con solo due miniere in funzione.6 Come la Cina, l'Argentina detiene un potere significativo nell'estrazione di materie prime e prevede di espandere la sua influenzare ulteriormente la catena di approvvigionamento del litio, con tredici miniere pianificate e potenzialmente altre dozzine in lavorazione.
Anche i paesi europei stanno aumentando la loro produzione, con l'Unione Europea pronta a diventare il secondo produttore mondiale di batterie agli ioni di litio entro il 2025 con l'11% della capacità di produzione globale.7
Nonostante i recenti sforzi,8 gli Stati Uniti non hanno una presenza significativa nell'estrazione o nella raffinazione dei metalli delle terre rare.Per questo motivo, gli Stati Uniti fanno molto affidamento su fonti straniere per produrre batterie agli ioni di litio.Nel giugno 2021, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha pubblicato una revisione della catena di approvvigionamento di batterie di grande capacità e ha raccomandato di stabilire capacità di produzione e lavorazione interna per materiali critici per supportare una catena di approvvigionamento di batterie completamente domestica.9 Il DOE ha stabilito che l'energia multipla le tecnologie sono fortemente dipendenti da fonti estere insicure e instabili, che richiedono la crescita interna del settore delle batterie.10 In risposta, il DOE ha emesso due avvisi di intenti nel febbraio 2022 per fornire 2,91 miliardi di dollari per aumentare la produzione statunitense di batterie agli ioni di litio che sono fondamentali per crescita del settore energetico.11 Il DOE intende finanziare impianti di raffinazione e produzione di materiali per batterie, impianti di riciclaggio e altri impianti di produzione.
La nuova tecnologia cambierà anche il panorama della produzione di batterie agli ioni di litio.Lilac Solutions, una startup con sede in California, offre una tecnologia in grado di recuperare12 fino al doppio del litio rispetto ai metodi tradizionali.13 Allo stesso modo, Princeton NuEnergy è un'altra startup che ha sviluppato un modo economico e sostenibile per ricavare nuove batterie da quelle vecchie.14 Sebbene questo tipo di nuova tecnologia allevierà il collo di bottiglia della catena di approvvigionamento, non cambia il fatto che la produzione di batterie agli ioni di litio dipende fortemente dalla disponibilità delle materie prime.La conclusione resta che l'attuale produzione mondiale di litio è concentrata in Cile, Australia, Argentina e Cina.15 Come indicato nella figura 2 di seguito, è probabile che la dipendenza da materiali di provenienza estera continui per i prossimi anni fino a un ulteriore sviluppo di tecnologia della batteria che non si basa sui metalli delle terre rare.
Figura 2: Fonti di produzione futura del litio
B. Prezzo
In un articolo separato, Lauren Loew di Foley ha discusso di come l'aumento dei prezzi del litio rifletta l'aumento della domanda di batterie, con il costo in aumento di oltre il 900% dal 2021.16 Questi aumenti dei prezzi continuano poiché l'inflazione rimane ai massimi storici.L'aumento dei costi delle batterie agli ioni di litio, insieme all'inflazione, hanno già comportato un aumento dei prezzi dei veicoli elettrici.Per ulteriori informazioni sull'impatto dell'inflazione sulla catena di approvvigionamento, vedere il nostro articolo Problemi di inflazione: quattro modi chiave per le aziende di affrontare l'inflazione nella catena di approvvigionamento.
I decisori vorranno essere consapevoli dell'impatto dell'inflazione sui loro contratti che coinvolgono batterie agli ioni di litio.“Nei mercati consolidati di stoccaggio dell'energia, come gli Stati Uniti, i costi più elevati hanno portato alcuni sviluppatori a cercare di rinegoziare i prezzi dei contratti con i fornitori.Queste rinegoziazioni possono richiedere tempo e ritardare la messa in servizio del progetto".afferma Helen Kou, associata all'accumulo di energia presso la società di ricerca BloombergNEF.17
C. Trasporto/infiammabilità
Le batterie agli ioni di litio sono regolamentate come materiale pericoloso ai sensi delle normative sui materiali pericolosi del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti (DOT) dal Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti e dall'amministrazione per la sicurezza dei materiali pericolosi (PHMSA).A differenza delle batterie standard, la maggior parte delle batterie agli ioni di litio contiene materiali infiammabili e ha una densità di energia incredibilmente alta.Di conseguenza, le batterie agli ioni di litio possono surriscaldarsi e prendere fuoco in determinate condizioni, come cortocircuito, danni fisici, progettazione o assemblaggio improprio.Una volta accesi, gli incendi delle celle al litio e delle batterie possono essere difficili da estinguere.18 Di conseguenza, le aziende devono essere consapevoli dei potenziali rischi e valutare le precauzioni adeguate quando sono impegnate in transazioni che coinvolgono batterie agli ioni di litio.
Ad oggi, non esiste una ricerca conclusiva per determinare se i veicoli elettrici siano più inclini agli incendi spontanei rispetto ai veicoli tradizionali.19 La ricerca mostra che i veicoli elettrici hanno solo lo 0,03% di possibilità di accensione, rispetto ai tradizionali motori a combustione con l'1,5% di possibilità di accensione .20 I veicoli ibridi, che hanno una batteria ad alta tensione e un motore a combustione interna, hanno la maggiore probabilità di incendio del veicolo al 3,4%.21
Il 16 febbraio 2022, una nave mercantile che trasportava quasi 4.000 veicoli dalla Germania agli Stati Uniti ha preso fuoco nell'Oceano Atlantico.22 Quasi due settimane dopo, la nave mercantile è affondata nel mezzo dell'Atlantico.Sebbene non ci sia una dichiarazione ufficiale in merito al guasto dei veicoli tradizionali ed elettrici a bordo, i veicoli con batteria agli ioni di litio avrebbero reso gli incendi più difficili da estinguere.
III.Conclusione
Man mano che il mondo si muove verso un'energia più pulita, cresceranno le domande e le questioni che coinvolgono la catena di approvvigionamento.Queste domande dovrebbero essere affrontate il prima possibile prima di eseguire qualsiasi contratto.Se tu o la tua azienda siete coinvolti in transazioni in cui le batterie agli ioni di litio sono una componente materiale, ci sono ostacoli significativi nella catena di approvvigionamento che dovrebbero essere affrontati all'inizio durante le negoziazioni relative all'approvvigionamento delle materie prime e ai problemi di prezzo.Alla luce della limitata disponibilità di materie prime e delle complessità coinvolte nello sviluppo delle miniere di litio, le aziende dovrebbero cercare strade alternative per ottenere il litio e altri componenti critici.Le aziende che si affidano alle batterie agli ioni di litio dovrebbero valutare e investire in una tecnologia che sia economicamente praticabile e massimizzi la fattibilità e la riciclabilità di queste batterie per evitare problemi alla catena di approvvigionamento.In alternativa, le aziende possono stipulare accordi pluriennali per il litio.Tuttavia, data la forte dipendenza dai metalli delle terre rare per produrre batterie agli ioni di litio, le aziende dovrebbero considerare pesantemente l'approvvigionamento dei metalli e altri problemi che possono influenzare l'estrazione e la raffinazione, come le questioni geopolitiche.
Tempo di pubblicazione: 24 settembre 2022