Met de drang naar schone energie en de toegenomen vraag naar elektrische voertuigen, hebben fabrikanten meer dan ooit batterijen nodig, met name lithium-ionbatterijen.Voorbeelden van de versnelde overgang naar batterijaangedreven voertuigen zijn overal: de United States Postal Service heeft aangekondigd dat ten minste 40% van zijn Next Generation Delivery Vehicles en andere commerciële voertuigen elektrische voertuigen zullen zijn, Amazon is begonnen met het gebruik van Rivian-bestelwagens in meer dan een dozijn steden, en Walmart hebben een overeenkomst gesloten om 4.500 elektrische bestelauto's aan te schaffen.Met elk van deze conversies neemt de druk op de toeleveringsketen voor batterijen toe.Dit artikel geeft een overzicht van de lithium-ionbatterij-industrie en de huidige problemen in de toeleveringsketen die de productie en toekomst van deze batterijen beïnvloeden.
I. Overzicht lithium-ionbatterij
De lithium-ionbatterijindustrie is sterk afhankelijk van de winning van grondstoffen en de productie van batterijen, die beide kwetsbaar zijn voor interferentie in de toeleveringsketen.
Lithium-ionbatterijen bestaan hoofdzakelijk uit vier hoofdcomponenten: een kathode, anode, separator en elektrolyt, zoals weergegeven in figuur 1. Op hoog niveau bestaat de kathode (het onderdeel dat lithiumionen produceert) uit lithiumoxide.1 De anode (het onderdeel dat de lithiumionen opslaat) is over het algemeen gemaakt van grafiet.De elektrolyt is een medium dat de vrije beweging van de lithiumionen mogelijk maakt, die is samengesteld uit zouten, oplosmiddelen en additieven.Ten slotte is de separator de absolute barrière tussen de kathode en de anode.
De kathode is het kritieke onderdeel dat relevant is voor dit artikel, omdat hier problemen met de toeleveringsketen het meest waarschijnlijk optreden.De samenstelling van de kathode hangt sterk af van de toepassing van de batterij.2
Toepassing Vereiste Elementen
Telefoons
Camera's
Laptops Kobalt en Lithium
Elektrisch gereedschap
Medische apparatuur Mangaan en lithium
or
Nikkel-kobalt-mangaan en lithium
or
Fosfaat en lithium
Gezien de prevalentie en aanhoudende vraag naar nieuwe mobiele telefoons, camera's en computers, zijn kobalt en lithium de meest waardevolle grondstoffen voor de productie van lithium-ionbatterijen en worden ze nu al geconfronteerd met onderbrekingen in de toeleveringsketen.
Er zijn drie cruciale fasen in de productie van lithium-ionbatterijen: (1) winning van grondstoffen, (2) raffinage van de grondstoffen en (3) productie en fabricage van de batterijen zelf.In elk van deze fasen zijn er problemen met de toeleveringsketen die moeten worden aangepakt tijdens contractuele onderhandelingen in plaats van te wachten tot de problemen zich voordoen tijdens de productie.
II.Problemen met de toeleveringsketen binnen de batterij-industrie
A. Productie:
China domineert momenteel de wereldwijde toeleveringsketen van lithium-ionbatterijen en produceert 79% van alle lithium-ionbatterijen die in 2021 op de wereldmarkt kwamen.3 Het land controleert verder 61% van de wereldwijde lithiumraffinage voor batterijopslag en elektrische voertuigen4 en 100% van de verwerking van natuurlijk grafiet dat wordt gebruikt voor batterijanoden.5 China's dominante positie in de lithium-ionbatterij-industrie en aanverwante zeldzame aardelementen is een reden tot bezorgdheid voor zowel bedrijven als overheden.
COVID-19, de oorlog in Oekraïne en onvermijdelijke geopolitieke onrust zullen de wereldwijde toeleveringsketens blijven beïnvloeden.Net als elke andere industrie, is en zal de energiesector worden beïnvloed door deze factoren.Kobalt, lithium en nikkel - essentiële materialen bij de productie van batterijen - worden blootgesteld aan risico's in de toeleveringsketen omdat productie en verwerking geografisch geconcentreerd zijn en worden gedomineerd door rechtsgebieden waarvan wordt beweerd dat ze arbeids- en mensenrechten schenden.Zie ons artikel over het omgaan met verstoringen van de toeleveringsketen in een tijdperk van geopolitieke risico's voor meer informatie.
Argentinië loopt ook voorop in de wereldwijde strijd om lithium, aangezien het momenteel 21% van de wereldreserves voor zijn rekening neemt met slechts twee mijnen in bedrijf.6 Net als China heeft Argentinië een aanzienlijke macht in de winning van grondstoffen en is het van plan om zijn invloed hebben op de lithiumtoeleveringsketen, met dertien geplande mijnen en mogelijk nog tientallen in de maak.
Europese landen verhogen ook hun productie, waarbij de Europese Unie klaar staat om tegen 2025 de op één na grootste producent van lithium-ionbatterijen ter wereld te worden met 11% van de wereldwijde productiecapaciteit.7
Ondanks recente inspanningen8 hebben de Verenigde Staten geen significante aanwezigheid in de winning of raffinage van zeldzame aardmetalen.Hierdoor zijn de Verenigde Staten sterk afhankelijk van buitenlandse bronnen om lithium-ionbatterijen te produceren.In juni 2021 publiceerde het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) een evaluatie van de toeleveringsketen voor batterijen met grote capaciteit en deed de aanbeveling om binnenlandse productie- en verwerkingscapaciteiten voor kritieke materialen op te zetten ter ondersteuning van een volledig binnenlandse toeleveringsketen voor batterijen.9 De DOE stelde vast dat meerdere energiebronnen technologieën zijn in hoge mate afhankelijk van onveilige en onstabiele buitenlandse bronnen, waardoor de binnenlandse groei van de batterij-industrie noodzakelijk is.10 Als reactie hierop heeft de DOE in februari 2022 twee intentieverklaringen uitgegeven om 2,91 miljard dollar te verstrekken om de Amerikaanse productie van lithium-ionbatterijen te stimuleren die essentieel zijn voor groei van de energiesector.11 De DOE is van plan om raffinage- en productie-installaties voor batterijmaterialen, recyclingfaciliteiten en andere productiefaciliteiten te financieren.
Nieuwe technologie zal ook het landschap van de productie van lithium-ionbatterijen veranderen.Lilac Solutions, een in Californië gevestigd startup-bedrijf, biedt technologie die tot twee keer zoveel lithium kan terugwinnen12 als traditionele methoden.13 Evenzo is Princeton NuEnergy een andere startup die een goedkope, duurzame manier heeft ontwikkeld om van oude batterijen nieuwe batterijen te maken.14 Hoewel dit soort nieuwe technologie het knelpunt in de toeleveringsketen zal verlichten, verandert dit niets aan het feit dat de productie van lithium-ionbatterijen sterk afhankelijk is van de beschikbaarheid van grondstoffen.Het komt erop neer dat de bestaande lithiumproductie in de wereld geconcentreerd is in Chili, Australië, Argentinië en China.15 Zoals aangegeven in figuur 2 hieronder, zal de afhankelijkheid van materialen van buitenlandse oorsprong de komende jaren waarschijnlijk blijven bestaan tot de verdere ontwikkeling van batterijtechnologie die niet afhankelijk is van zeldzame aardmetalen.
Figuur 2: Toekomstige bronnen voor lithiumproductie
B. Prijs:
In een apart artikel besprak Lauren Loew van Foley hoe de prijsstijging van lithium de toegenomen vraag naar batterijen weerspiegelt, waarbij de kosten sinds 2021 met meer dan 900% zijn gestegen.16 Deze prijsstijgingen houden aan terwijl de inflatie op een historisch hoog niveau blijft.De stijgende kosten van lithium-ionbatterijen, gekoppeld aan inflatie, hebben al geleid tot prijsstijgingen voor elektrische voertuigen.Voor meer informatie over de impact van inflatie op de toeleveringsketen, zie ons artikel Inflatieproblemen: vier belangrijke manieren voor bedrijven om inflatie in de toeleveringsketen aan te pakken.
Besluitvormers zullen zich bewust willen zijn van de impact van inflatie op hun contracten met lithium-ionbatterijen.“In gevestigde markten voor energieopslag, zoals de VS, hebben hogere kosten ertoe geleid dat sommige ontwikkelaars opnieuw willen onderhandelen over contractprijzen met afnemers.Deze heronderhandelingen kunnen tijd kosten en de inbedrijfstelling van het project vertragen.”zegt Helen Kou, een energieopslagmedewerker bij het onderzoeksbedrijf BloombergNEF.17 "
C. Transport/Ontvlambaarheid
Lithium-ionbatterijen zijn gereguleerd als gevaarlijk materiaal volgens de voorschriften van het Amerikaanse Department of Transportation (DOT) voor gevaarlijke materialen door het Amerikaanse Department of Transportation Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA).In tegenstelling tot standaardbatterijen bevatten de meeste lithium-ionbatterijen ontvlambare materialen en hebben ze een ongelooflijk hoge energiedichtheid.Als gevolg hiervan kunnen de lithium-ionbatterijen onder bepaalde omstandigheden oververhitten en ontbranden, zoals kortsluiting, fysieke schade, onjuist ontwerp of montage.Eenmaal ontstoken kunnen branden met lithiumcellen en batterijen moeilijk te blussen zijn.18 Als gevolg hiervan moeten bedrijven zich bewust zijn van de potentiële risico's en de juiste voorzorgsmaatregelen evalueren wanneer ze transacties met lithium-ionbatterijen aangaan.
Tot op heden is er geen sluitend onderzoek om te bepalen of elektrische voertuigen meer vatbaar zijn voor spontane branden in vergelijking met traditionele voertuigen.19 Uit onderzoek blijkt dat elektrische voertuigen slechts 0,03% kans hebben om te ontbranden, vergeleken met traditionele verbrandingsmotoren met 1,5% kans om te ontbranden .20 Hybride voertuigen – die een hoogspanningsaccu en een verbrandingsmotor hebben – hebben de grootste kans op een voertuigbrand met 3,4%.21
Op 16 februari 2022 vloog een vrachtschip met bijna 4.000 voertuigen van Duitsland naar de Verenigde Staten in brand in de Atlantische Oceaan.22 Bijna twee weken later zonk het vrachtschip in het midden van de Atlantische Oceaan.Hoewel er geen officiële verklaring is over het defect raken van traditionele en elektrische voertuigen aan boord, zouden de voertuigen met lithium-ionbatterijen de branden moeilijker te blussen hebben gemaakt.
III.Conclusie
Naarmate de wereld op weg is naar schonere energie, zullen vragen en problemen met betrekking tot de toeleveringsketen toenemen.Deze vragen moeten zo snel mogelijk worden beantwoord voordat een contract wordt uitgevoerd.Als u of uw bedrijf betrokken zijn bij transacties waarbij lithium-ionbatterijen een materiële component zijn, zijn er belangrijke hindernissen in de toeleveringsketen die vroeg moeten worden aangepakt tijdens de onderhandelingen over de inkoop van grondstoffen en prijskwesties.In het licht van de beperkte beschikbaarheid van grondstoffen en de complexiteit van de ontwikkeling van lithiummijnen, zouden bedrijven alternatieve wegen moeten zoeken om lithium en andere kritieke componenten te verkrijgen.Bedrijven die op lithium-ionbatterijen vertrouwen, moeten technologie evalueren en investeren die economisch levensvatbaar is en de levensvatbaarheid en recycleerbaarheid van deze batterijen maximaliseert om problemen met de toeleveringsketen te voorkomen.Als alternatief kunnen bedrijven voor lithium meerjarige overeenkomsten aangaan.Gezien de grote afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen om lithium-ionbatterijen te produceren, moeten bedrijven echter sterk nadenken over de inkoop van de metalen en andere problemen die van invloed kunnen zijn op mijnbouw en raffinage, zoals geopolitieke kwesties.
Posttijd: 24 september-2022