• الخليط 001

اضطرابات سلسلة التوريد في صناعة الطاقة: تحديات توريد بطاريات ليثيوم أيون

مع الدفع نحو الطاقة النظيفة وزيادة الطلب على السيارات الكهربائية ، يحتاج المصنعون إلى بطاريات - خاصة بطاريات الليثيوم أيون - أكثر من أي وقت مضى.توجد أمثلة على الانتقال المتسارع إلى المركبات التي تعمل بالبطاريات في كل مكان: أعلنت خدمة البريد في الولايات المتحدة أن 40٪ على الأقل من مركبات التوصيل من الجيل التالي والمركبات التجارية الأخرى ستكون مركبات كهربائية ، وقد بدأت أمازون في استخدام شاحنات توصيل Rivian في أكثر من اثنتي عشرة مدينة ، وول مارت اتفاقية لشراء 4500 شاحنة توصيل كهربائية.مع كل من هذه التحويلات ، يزداد الضغط على سلسلة التوريد للبطاريات.ستقدم هذه المقالة نظرة عامة على صناعة بطاريات الليثيوم أيون وقضايا سلسلة التوريد الحالية التي تؤثر على إنتاج هذه البطاريات ومستقبلها.

نظرة عامة على بطارية ليثيوم أيون

تعتمد صناعة بطاريات الليثيوم أيون بشكل كبير على تعدين المواد الخام وإنتاج البطاريات - وكلاهما عرضة للتدخل في سلسلة التوريد.

تتكون بطاريات ليثيوم أيون بشكل أساسي من أربعة مكونات رئيسية: الكاثود والأنود والفاصل والإلكتروليت ، كما هو موضح في الشكل 1. على مستوى عالٍ ، يتكون الكاثود (المكون الذي ينتج أيونات الليثيوم) من أكسيد الليثيوم. يتكون الأنود (المكون الذي يخزن أيونات الليثيوم) عمومًا من الجرافيت.الإلكتروليت هو وسيط يسمح بالحركة الحرة لأيونات الليثيوم التي تتكون من الأملاح والمذيبات والمواد المضافة.أخيرًا ، الفاصل هو الحاجز المطلق بين الكاثود والأنود.

يعد الكاثود مكونًا مهمًا ذي صلة بهذه المقالة لأن هذا هو المكان الذي من المرجح أن تظهر فيه مشكلات سلسلة التوريد.يعتمد تكوين الكاثود بشكل كبير على تطبيق البطارية .2

عناصر التطبيق المطلوبة

هاتف خليوي

الكاميرات

أجهزة الكمبيوتر المحمولة الكوبالت والليثيوم

أدوات كهربائية

معدات طبية منجنيز وليثيوم

or

النيكل والكوبالت والمنغنيز والليثيوم

or

الفوسفات والليثيوم

نظرًا لانتشار واستمرار الطلب على الهواتف المحمولة والكاميرات وأجهزة الكمبيوتر الجديدة ، فإن الكوبالت والليثيوم هما أكثر المواد الخام قيمة في إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم ، ويواجهان بالفعل انقطاعات في سلسلة التوريد اليوم.

هناك ثلاث مراحل حاسمة في إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم: (1) استخراج المواد الخام ، (2) تكرير المواد الخام ، (3) إنتاج البطاريات وتصنيعها بأنفسهم.في كل مرحلة من هذه المراحل ، هناك قضايا سلسلة التوريد التي يجب معالجتها أثناء المفاوضات التعاقدية بدلاً من انتظار ظهور المشكلات أثناء عملية الإنتاج.

ثانيًا.قضايا سلسلة التوريد في صناعة البطاريات

أ. الإنتاج

تهيمن الصين حاليًا على سلسلة التوريد العالمية لبطاريات الليثيوم أيون ، حيث تنتج 79٪ من جميع بطاريات الليثيوم أيون التي دخلت السوق العالمية في عام 2021. من الجرافيت الطبيعي المستخدم في أنودات البطاريات .5 يعد موقع الصين المهيمن في صناعة بطاريات أيونات الليثيوم والعناصر الأرضية النادرة المرتبطة به مصدر قلق لكل من الشركات والحكومات.

سيستمر تأثير كوفيد -19 والحرب في أوكرانيا والاضطرابات الجيوسياسية الحتمية على سلاسل التوريد العالمية.تمامًا مثل أي صناعة أخرى ، كان قطاع الطاقة وسيستمر في التأثر بهذه العوامل.يتعرض الكوبالت والليثيوم والنيكل - المواد الأساسية في إنتاج البطاريات - لمخاطر سلسلة التوريد لأن الإنتاج والمعالجة يتركزان جغرافيًا ويهيمن عليهما الاختصاص القضائي الذي يُزعم أنه ينتهك حقوق العمل وحقوق الإنسان.للحصول على معلومات إضافية ، راجع مقالتنا حول إدارة اضطراب سلسلة التوريد في عصر المخاطر الجيوسياسية.

تعد الأرجنتين أيضًا في طليعة التدافع العالمي على الليثيوم حيث تمثل حاليًا 21 ٪ من احتياطيات العالم مع منجمين فقط قيد التشغيل .6 على غرار الصين ، تتمتع الأرجنتين بقوة كبيرة في تعدين المواد الخام وتخطط لتوسيع نطاقها. تأثير أكبر في سلسلة توريد الليثيوم ، مع ثلاثة عشر منجمًا مخططًا وربما عشرات أخرى قيد التنفيذ.

تعمل الدول الأوروبية أيضًا على زيادة إنتاجها ، حيث يستعد الاتحاد الأوروبي ليصبح ثاني أكبر منتج لبطاريات الليثيوم أيون في العالم بحلول عام 2025 بنسبة 11٪ من الطاقة الإنتاجية العالمية.

على الرغم من الجهود الأخيرة ، 8 الولايات المتحدة ليس لها وجود كبير في تعدين أو تكرير المعادن الأرضية النادرة.لهذا السبب ، تعتمد الولايات المتحدة بشكل كبير على مصادر أجنبية لإنتاج بطاريات الليثيوم أيون.في يونيو 2021 ، نشرت وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) مراجعة لسلسلة توريد البطاريات ذات السعة الكبيرة وأوصت بإنشاء قدرات إنتاج ومعالجة محلية للمواد الهامة لدعم سلسلة توريد بطاريات محلية بالكامل. تعتمد التقنيات اعتمادًا كبيرًا على مصادر أجنبية غير آمنة وغير مستقرة - مما يستلزم نموًا محليًا لصناعة البطاريات. 11 تنوي وزارة الطاقة (DOE) تمويل مصانع التكرير والإنتاج لمواد البطاريات ، ومرافق إعادة التدوير ، ومنشآت التصنيع الأخرى.

ستعمل التكنولوجيا الجديدة أيضًا على تغيير مشهد إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم.تقدم Lilac Solutions ، وهي شركة ناشئة مقرها كاليفورنيا ، تقنية يمكنها استرداد 12 ضعف كمية الليثيوم مثل الطرق التقليدية. على الرغم من أن هذا النوع من التكنولوجيا الجديدة سيخفف من عنق الزجاجة في سلسلة التوريد ، إلا أنه لا يغير حقيقة أن إنتاج بطاريات الليثيوم أيون يعتمد بشكل كبير على توفر المواد الخام.تظل خلاصة القول هي أن إنتاج الليثيوم الحالي في العالم يتركز في تشيلي وأستراليا والأرجنتين والصين. تكنولوجيا البطاريات التي لا تعتمد على المعادن الأرضية النادرة.

الشكل 2: مصادر إنتاج الليثيوم المستقبلية

السعر

في مقال منفصل ، ناقشت Lauren Loew من شركة Foley كيف أن ارتفاع أسعار الليثيوم يعكس زيادة الطلب على البطاريات ، مع ارتفاع التكلفة بأكثر من 900٪ منذ عام 2021.16 ، وتستمر هذه الزيادات في الأسعار مع استمرار التضخم في أعلى مستوياته على الإطلاق.أدى ارتفاع تكاليف بطاريات الليثيوم أيون ، إلى جانب التضخم ، بالفعل إلى زيادات في أسعار السيارات الكهربائية.للحصول على معلومات إضافية حول تأثير التضخم على سلسلة التوريد ، راجع مقالتنا مشاكل التضخم: أربع طرق رئيسية للشركات لمعالجة التضخم في سلسلة التوريد.

سيرغب صانعو القرار في أن يكونوا على دراية بتأثير التضخم على عقودهم المتعلقة ببطاريات الليثيوم أيون."في أسواق تخزين الطاقة الراسخة ، مثل الولايات المتحدة ، أدت التكاليف المرتفعة إلى قيام بعض المطورين بالتطلع إلى إعادة التفاوض على أسعار العقود مع المتعهدين.يمكن أن تستغرق عمليات إعادة التفاوض هذه وقتًا وتؤخر بدء تشغيل المشروع ".تقول هيلين كو ، مسؤولة تخزين الطاقة في شركة الأبحاث BloombergNEF

C. النقل / القابلية للاشتعال

يتم تنظيم بطاريات ليثيوم أيون كمواد خطرة بموجب لوائح المواد الخطرة الصادرة عن وزارة النقل الأمريكية (DOT) من قبل إدارة سلامة المواد الخطرة وخطوط الأنابيب التابعة لوزارة النقل الأمريكية (PHMSA).على عكس البطاريات القياسية ، تحتوي معظم بطاريات الليثيوم أيون على مواد قابلة للاشتعال ولها كثافة طاقة عالية بشكل لا يصدق.نتيجة لذلك ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة بطاريات الليثيوم أيون وتشتعل في ظل ظروف معينة ، مثل قصر الدائرة الكهربائية أو التلف المادي أو التصميم غير المناسب أو التجميع.بمجرد الاشتعال ، قد يكون من الصعب إطفاء حرائق خلايا الليثيوم والبطاريات. ونتيجة لذلك ، يتعين على الشركات أن تكون على دراية بالمخاطر المحتملة وتقييم الاحتياطات المناسبة عند الانخراط في معاملات تشمل بطاريات الليثيوم أيون.

حتى الآن ، لا يوجد بحث قاطع لتحديد ما إذا كانت السيارات الكهربائية أكثر عرضة للحرائق العفوية مقارنة بالمركبات التقليدية .19 تظهر الأبحاث أن السيارات الكهربائية لديها فرصة بنسبة 0.03٪ فقط للاشتعال ، مقارنة بمحركات الاحتراق التقليدية بنسبة 1.5٪. .20 المركبات الهجينة - التي تحتوي على بطارية عالية الجهد ومحرك احتراق داخلي - لديها أكبر احتمالية لحدوث حريق في السيارة بنسبة 3.4٪ .21

في 16 فبراير 2022 ، اشتعلت النيران في سفينة شحن تحمل ما يقرب من 4000 مركبة من ألمانيا إلى الولايات المتحدة .22 بعد ما يقرب من أسبوعين ، غرقت سفينة الشحن في وسط المحيط الأطلسي.على الرغم من عدم وجود بيان رسمي بشأن انهيار المركبات التقليدية والكهربائية على متنها ، إلا أن مركبات بطاريات الليثيوم أيون كانت ستجعل إخماد الحرائق أكثر صعوبة.

ثالثا.استنتاج

بينما يتجه العالم نحو طاقة أنظف ، ستنمو الأسئلة والقضايا المتعلقة بسلسلة التوريد.يجب معالجة هذه الأسئلة في أقرب وقت ممكن قبل تنفيذ أي عقد.إذا كنت أنت أو شركتك مشتركين في معاملات تكون فيها بطاريات الليثيوم أيون مكونًا ماديًا ، فهناك عقبات كبيرة في سلسلة التوريد يجب معالجتها في وقت مبكر أثناء المفاوضات المتعلقة بمصادر المواد الخام وقضايا التسعير.في ضوء التوافر المحدود للمواد الخام والتعقيدات التي ينطوي عليها تطوير مناجم الليثيوم ، يجب على الشركات أن تبحث عن طرق بديلة للحصول على الليثيوم والمكونات الحيوية الأخرى.يجب على الشركات التي تعتمد على بطاريات الليثيوم أيون تقييم التكنولوجيا المجدية اقتصاديًا والاستثمار فيها وتعظيم جدوى هذه البطاريات وقابليتها لإعادة التدوير لتجنب مشكلات سلسلة التوريد.بدلاً من ذلك ، يمكن للشركات الدخول في اتفاقيات متعددة السنوات بشأن الليثيوم.ومع ذلك ، نظرًا للاعتماد الكبير على المعادن الأرضية النادرة لإنتاج بطاريات أيونات الليثيوم ، يجب على الشركات أن تفكر بشدة في مصادر المعادن وغيرها من القضايا التي قد تؤثر على التعدين والتكرير ، مثل القضايا الجيوسياسية.


الوقت ما بعد: 24 سبتمبر - 2022