Մատակարարման շղթայի ընդհատումներ էներգետիկ արդյունաբերության մեջ. մարտահրավերներ լիթիում-իոնային մարտկոցների մատակարարման հետ կապված

Մաքուր էներգիայի և էլեկտրական մեքենաների պահանջարկի աճի հետ մեկտեղ արտադրողները մարտկոցների կարիք ունեն, մասնավորապես՝ լիթիում-իոնային մարտկոցների, քան երբևէ:Մարտկոցով աշխատող տրանսպորտային միջոցների արագացված անցման օրինակներն ամենուր են. Միացյալ Նահանգների փոստային ծառայությունը հայտարարեց, որ իր հաջորդ սերնդի առաքման մեքենաների և այլ առևտրային մեքենաների առնվազն 40%-ը կլինեն էլեկտրական մեքենաներ, Amazon-ը սկսել է օգտագործել Rivian առաքման ֆուրգոնները ավելի քան մեկ տասնյակ քաղաքներում: և Walmart-ը կնքեցին 4500 էլեկտրական առաքման ֆուրգոն գնելու պայմանագիր:Այս փոխարկումներից յուրաքանչյուրի հետ մարտկոցների մատակարարման շղթայի լարվածությունն ուժեղանում է:Այս հոդվածը կտրամադրի լիթիում-իոնային մարտկոցների արդյունաբերության և այս մարտկոցների արտադրության և ապագայի վրա ազդող ընթացիկ մատակարարման շղթայի խնդիրների ակնարկ:

I. Լիթիում-իոնային մարտկոցի ակնարկ

Լիթիում-իոնային մարտկոցների արդյունաբերությունը մեծապես հենվում է հումքի արդյունահանման և մարտկոցների արտադրության վրա, որոնք երկուսն էլ խոցելի են մատակարարման շղթայի միջամտության համար:

Լիթիում-իոնային մարտկոցները հիմնականում բաղկացած են չորս հիմնական բաղադրիչներից՝ կաթոդ, անոդ, բաժանարար և էլեկտրոլիտ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում: Բարձր մակարդակում կաթոդը (լիթիումի իոններ արտադրող բաղադրիչը) կազմված է լիթիումի օքսիդից: Անոդը (բաղադրիչը, որը պահպանում է լիթիումի իոնները) հիմնականում պատրաստված է գրաֆիտից:Էլեկտրոլիտը միջավայր է, որը թույլ է տալիս լիթիումի իոնների ազատ տեղաշարժը, որը կազմված է աղերից, լուծիչներից և հավելումներից:Ի վերջո, բաժանարարը բացարձակ խոչընդոտ է կաթոդի և անոդի միջև:

Կաթոդը կարևոր բաղադրիչն է, որը վերաբերում է այս հոդվածին, քանի որ հենց այստեղ է, որ մատակարարման շղթայի խնդիրներն առավել հավանական են:Կաթոդի բաղադրությունը մեծապես կախված է մարտկոցի կիրառությունից։2

Դիմումի պահանջվող տարրերը

Բջջային հեռախոսներ

Տեսախցիկներ

Նոթբուքեր կոբալտ և լիթիում

Էլեկտրական գործիքներ

Բժշկական սարքավորումներ Մանգան և լիթիում

or

Նիկել-կոբալտ-մանգան և լիթիում

or

Ֆոսֆատ և լիթիում

Հաշվի առնելով նոր բջջային հեռախոսների, տեսախցիկների և համակարգիչների տարածվածությունը և շարունակական պահանջարկը, կոբալտը և լիթիումը ամենաարժեքավոր հումքն են լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության մեջ և այսօր արդեն բախվում են մատակարարման շղթայի ընդհատումների:

Լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության երեք կարևոր փուլ կա՝ (1) հումքի արդյունահանում, (2) հումքի մաքրում և (3) մարտկոցների արտադրություն և արտադրություն։Այս փուլերից յուրաքանչյուրում կան մատակարարման շղթայի խնդիրներ, որոնք պետք է լուծվեն պայմանագրային բանակցությունների ընթացքում, այլ ոչ թե սպասեն, որ խնդիրները ծագեն արտադրության ընթացքում:

II.Մատակարարման շղթայի խնդիրները մարտկոցների արդյունաբերության մեջ

A. Արտադրություն

Չինաստանը ներկայումս գերիշխում է լիթիում-իոնային մարտկոցների մատակարարման համաշխարհային շղթայում՝ արտադրելով 2021 թվականին համաշխարհային շուկա մուտք գործած բոլոր լիթիում-իոնային մարտկոցների 79%-ը: բնական գրաֆիտից, որն օգտագործվում է մարտկոցների անոդների համար: 5 Չինաստանի գերիշխող դիրքը լիթիում-իոնային մարտկոցների արդյունաբերության մեջ և դրա հետ կապված հազվագյուտ հողային տարրերը մտահոգության տեղիք են տալիս ինչպես ընկերություններին, այնպես էլ կառավարություններին:

COVID-19-ը, պատերազմն Ուկրաինայում և անխուսափելի աշխարհաքաղաքական անկարգությունները կշարունակեն ազդել մատակարարման համաշխարհային շղթաների վրա։Ինչպես ցանկացած այլ արդյունաբերություն, էներգետիկ ոլորտը կրել և կշարունակի մնալ այս գործոնների ազդեցության տակ:Կոբալտը, լիթիումը և նիկելը` մարտկոցների արտադրության կարևորագույն նյութերը, ենթարկվում են մատակարարման շղթայի ռիսկերին, քանի որ արտադրությունն ու վերամշակումը աշխարհագրորեն կենտրոնացած են և գերակշռում են իրավասությունների կողմից, որոնք ենթադրաբար խախտում են աշխատանքային և մարդու իրավունքները:Լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս մեր հոդվածը Աշխարհաքաղաքական ռիսկի դարաշրջանում մատակարարման շղթայի խաթարման կառավարում:

Արգենտինան նաև լիթիումի գլոբալ պայքարի առաջատարն է, քանի որ ներկայումս այն կազմում է համաշխարհային պաշարների 21%-ը՝ շահագործվող ընդամենը երկու հանքավայրով: Չինաստանի նման, Արգենտինան զգալի հզորություն ունի հումքի արդյունահանման ոլորտում և նախատեսում է ընդլայնել իր հետագա ազդեցությունը լիթիումի մատակարարման շղթայում՝ տասներեք պլանավորված հանքավայրերով և պոտենցիալ տասնյակներով ավելին, որոնք աշխատում են:

Եվրոպական երկրները նույնպես մեծացնում են իրենց արտադրությունը, և Եվրամիությունը պատրաստվում է մինչև 2025 թվականը դառնալ աշխարհում լիթիում-իոնային մարտկոցների երկրորդ խոշոր արտադրողը՝ համաշխարհային արտադրության հզորության 11%-ով։

Չնայած վերջին ջանքերին,8 Միացյալ Նահանգները զգալի ներկայություն չունի հազվագյուտ հողային մետաղների արդյունահանման կամ զտման գործում:Այդ պատճառով ԱՄՆ-ը մեծապես ապավինում է արտասահմանյան աղբյուրներին՝ լիթիում-իոնային մարտկոցներ արտադրելու համար:2021 թվականի հունիսին ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարությունը (DOE) հրապարակեց մեծ հզորությամբ մարտկոցների մատակարարման շղթայի վերանայումը և առաջարկեց ստեղծել կարևոր նյութերի ներքին արտադրության և վերամշակման հնարավորություններ՝ լիովին կենցաղային մարտկոցների մատակարարման շղթային աջակցելու համար: DOE-ն որոշեց, որ բազմակի էներգիան Տեխնոլոգիաները մեծապես կախված են անապահով և անկայուն արտասահմանյան աղբյուրներից, ինչը պահանջում է մարտկոցների արդյունաբերության ներքին աճ:10 Ի պատասխան՝ DOE-ն 2022թ. Աճելով էներգետիկ ոլորտը:11 DOE-ն մտադիր է ֆինանսավորել մարտկոցների նյութերի, վերամշակման և այլ արտադրական օբյեկտների վերամշակման և արտադրության գործարանները:

Նոր տեխնոլոգիան կփոխի նաև լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրության լանդշաֆտը:Lilac Solutions-ը՝ Կալիֆորնիայի ստարտափ ընկերությունն առաջարկում է տեխնոլոգիա, որը կարող է վերականգնել12 մինչև երկու անգամ ավելի լիթիում, քան ավանդական մեթոդները:13 Նմանապես, Princeton NuEnergy-ն ևս մեկ ստարտափ է, որը մշակել է հին մարտկոցներից նոր մարտկոցներ պատրաստելու էժան, կայուն միջոց:14 Չնայած այս տեսակի նոր տեխնոլոգիան կթեթևացնի մատակարարման շղթայի խցանումը, այն չի փոխում այն ​​փաստը, որ լիթիում-իոնային մարտկոցների արտադրությունը մեծապես կախված է հումքի հումքի առկայությունից:Հիմնական բանը մնում է այն, որ աշխարհում գոյություն ունեցող լիթիումի արտադրությունը կենտրոնացած է Չիլիում, Ավստրալիայում, Արգենտինայում և Չինաստանում: մարտկոցի տեխնոլոգիա, որը չի հիմնվում հազվագյուտ հողային մետաղների վրա:

Գծապատկեր 2. Լիթիումի արտադրության ապագա աղբյուրները

B. Գին

Առանձին հոդվածում Ֆոլիի Լորեն Լյովը քննարկել է, թե ինչպես է լիթիումի գների աճն արտացոլում մարտկոցի պահանջարկի աճը, որի արժեքը 2021 թվականից ի վեր աճել է ավելի քան 900%-ով:Լիթիում-իոնային մարտկոցների գների աճը՝ զուգորդված գնաճի հետ, արդեն իսկ հանգեցրել է էլեկտրական մեքենաների գների բարձրացմանը։Մատակարարման շղթայի վրա գնաճի ազդեցության մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս մեր հոդվածը Գնաճի դժվարություններ. Ընկերությունների համար մատակարարման շղթայում գնաճը կարգավորելու չորս հիմնական ուղիներ:

Որոշումներ կայացնողները կցանկանան տեղյակ լինել գնաճի ազդեցության մասին իրենց պայմանագրերի վրա, որոնք վերաբերում են լիթիում-իոնային մարտկոցներին:«Էներգիայի պահեստավորման լավ կայացած շուկաներում, ինչպիսին ԱՄՆ-ն է, ավելի բարձր ծախսերը հանգեցրել են նրան, որ որոշ ծրագրավորողներ ցանկանում են վերանայել պայմանագրային գները գնորդների հետ:Այս վերաբանակցությունները կարող են ժամանակ պահանջել և հետաձգել նախագծի շահագործման հանձնումը»:ասում է Հելեն Կոուն՝ BloombergNEF.17 հետազոտական ​​ընկերության էներգիայի պահպանման գործընկերը

C. Փոխադրում/Դյուրավառություն

Լիթիում-իոնային մարտկոցները կարգավորվում են որպես վտանգավոր նյութ՝ համաձայն ԱՄՆ Տրանսպորտի նախարարության (DOT) Վտանգավոր նյութերի կանոնակարգերի՝ ԱՄՆ Տրանսպորտային խողովակաշարի և Վտանգավոր նյութերի անվտանգության վարչության (PHMSA) կողմից:Ի տարբերություն ստանդարտ մարտկոցների, լիթիում-իոնային մարտկոցների մեծ մասը պարունակում է դյուրավառ նյութեր և ունեն էներգիայի աներևակայելի բարձր խտություն:Արդյունքում, լիթիում-իոնային մարտկոցները կարող են գերտաքանալ և բռնկվել որոշակի պայմաններում, ինչպիսիք են կարճ միացումը, ֆիզիկական վնասը, ոչ պատշաճ ձևավորումը կամ հավաքումը:Բոցավառվելուց հետո լիթիումի բջիջների և մարտկոցների հրդեհները կարող են դժվար լինել մարել:18 Արդյունքում, ընկերությունները պետք է տեղյակ լինեն հնարավոր ռիսկերի մասին և գնահատեն համապատասխան նախազգուշական միջոցները լիթիում-իոնային մարտկոցների հետ կապված գործարքներում:

Մինչ օրս չկա վերջնական հետազոտություն՝ պարզելու, թե արդյոք էլեկտրական մեքենաներն ավելի հակված են ինքնաբուխ հրդեհների՝ համեմատած ավանդական մեքենաների հետ:19 Հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ էլեկտրական մեքենաները բռնկվելու միայն 0,03% հավանականություն ունեն, համեմատած ավանդական այրման շարժիչների հետ՝ բռնկվելու 1,5% հավանականություն: .20 Հիբրիդային մեքենաները, որոնք ունեն բարձր լարման մարտկոց և ներքին այրման շարժիչ, ունեն ավտոմեքենայի բռնկման ամենամեծ հավանականությունը՝ 3,4%:21

2022 թվականի փետրվարի 16-ին բեռնատար նավը, որը Գերմանիայից Միացյալ Նահանգներ էր տեղափոխում մոտ 4000 մեքենա, հրդեհվեց Ատլանտյան օվկիանոսում:22 Մոտ երկու շաբաթ անց բեռնանավը խորտակվեց Ատլանտյան օվկիանոսի մեջտեղում:Թեև ինքնաթիռում ավանդական և էլեկտրական մեքենաների խափանման վերաբերյալ պաշտոնական հայտարարություն չկա, լիթիում-իոնային մարտկոցներով մեքենաները կդժվարացնեին հրդեհների մարումը:

III.Եզրակացություն

Քանի որ աշխարհը շարժվում է դեպի ավելի մաքուր էներգիա, մատակարարման շղթայի հետ կապված հարցերն ու խնդիրները կաճեն:Այս հարցերը պետք է լուծվեն որքան հնարավոր է շուտ, նախքան որևէ պայմանագիր կնքելը:Եթե ​​դուք կամ ձեր ընկերությունը ներգրավված եք գործարքների մեջ, որտեղ լիթիում-իոնային մարտկոցները նյութական բաղադրիչ են, կան մատակարարման շղթայի զգալի խոչընդոտներ, որոնք պետք է լուծվեն հումքի մատակարարման և գնագոյացման հետ կապված բանակցությունների ժամանակ շուտով:Հաշվի առնելով հումքի սահմանափակ հասանելիությունը և լիթիումի հանքավայրերի մշակման հետ կապված բարդությունները՝ ընկերությունները պետք է այլընտրանքային ուղիներ փնտրեն լիթիում և այլ կարևոր բաղադրիչներ ձեռք բերելու համար:Լիթիում-իոնային մարտկոցների վրա հիմնված ընկերությունները պետք է գնահատեն և ներդրումներ կատարեն տնտեսապես կենսունակ տեխնոլոգիայի մեջ և առավելագույնի հասցնեն այդ մարտկոցների կենսունակությունն ու վերամշակումը, որպեսզի խուսափեն մատակարարման շղթայի խնդիրներից:Որպես այլընտրանք, ընկերությունները կարող են լիթիումի համար բազմամյա պայմանագրեր կնքել:Այնուամենայնիվ, հաշվի առնելով լիթիում-իոնային մարտկոցներ արտադրելու համար հազվագյուտ հողային մետաղների մեծ կախվածությունը, ընկերությունները պետք է մեծապես հաշվի առնեն մետաղների մատակարարումը և այլ հարցեր, որոնք կարող են ազդել հանքարդյունաբերության և վերամշակման վրա, ինչպիսիք են աշխարհաքաղաքական խնդիրները: