Con el impulso hacia la energía limpia y la mayor demanda de vehículos eléctricos, los fabricantes necesitan baterías, específicamente baterías de iones de litio, más que nunca.Los ejemplos de la transición acelerada a los vehículos que funcionan con baterías están en todas partes: el Servicio Postal de los Estados Unidos anunció que al menos el 40% de sus vehículos de entrega de próxima generación y otros vehículos comerciales serán vehículos eléctricos, Amazon ha comenzado a usar camionetas de reparto Rivian en más de una docena de ciudades, y Walmart firmaron un acuerdo para comprar 4.500 furgonetas de reparto eléctricas.Con cada una de estas conversiones, se intensifica la tensión en la cadena de suministro de baterías.Este artículo proporcionará una descripción general de la industria de las baterías de iones de litio y los problemas actuales de la cadena de suministro que afectan la producción y el futuro de estas baterías.
I. Descripción general de la batería de iones de litio
La industria de las baterías de iones de litio depende en gran medida de la extracción de materias primas y la producción de las baterías, las cuales son vulnerables a la interferencia de la cadena de suministro.
Las baterías de iones de litio se componen principalmente de cuatro componentes clave: un cátodo, un ánodo, un separador y un electrolito, como se muestra en la Figura 1. En un alto nivel, el cátodo (el componente que produce iones de litio) está compuesto de óxido de litio.1 El ánodo (el componente que almacena los iones de litio) generalmente está hecho de grafito.El electrolito es un medio que permite el libre movimiento de los iones de litio que se compone de sales, solventes y aditivos.Finalmente, el separador es la barrera absoluta entre el cátodo y el ánodo.
El cátodo es el componente crítico relevante para este artículo porque es donde es más probable que surjan problemas en la cadena de suministro.La composición del cátodo depende en gran medida de la aplicación de la batería.2
Elementos requeridos de la aplicación
Celulares
Cámaras
Laptops Cobalto y Litio
Herramientas eléctricas
Equipos Médicos Manganeso y Litio
or
Níquel-Cobalto-Manganeso y Litio
or
Fosfato y Litio
Dada la prevalencia y la continua demanda de nuevos teléfonos celulares, cámaras y computadoras, el cobalto y el litio son las materias primas más valiosas en la producción de baterías de iones de litio y ya enfrentan interrupciones en la cadena de suministro en la actualidad.
Hay tres etapas cruciales en la producción de baterías de iones de litio: (1) extracción de materias primas, (2) refinación de las materias primas y (3) producción y fabricación de las propias baterías.En cada una de estas etapas, hay problemas de la cadena de suministro que deben abordarse durante las negociaciones contractuales en lugar de esperar a que surjan durante el curso de la producción.
II.Problemas de la cadena de suministro dentro de la industria de las baterías
Una producción
Actualmente, China domina la cadena de suministro mundial de baterías de iones de litio y produce el 79 % de todas las baterías de iones de litio que ingresaron al mercado mundial en 2021.3 El país controla además el 61 % del refinado de litio mundial para almacenamiento de baterías y vehículos eléctricos4 y el 100 % del procesamiento de grafito natural utilizado para los ánodos de las baterías.5 La posición dominante de China en la industria de las baterías de iones de litio y los elementos de tierras raras asociados es motivo de preocupación tanto para las empresas como para los gobiernos.
El COVID-19, la guerra en Ucrania y los inevitables disturbios geopolíticos seguirán afectando las cadenas de suministro mundiales.Al igual que cualquier otra industria, el sector energético se ha visto y seguirá viéndose afectado por estos factores.El cobalto, el litio y el níquel, materiales críticos en la producción de baterías, están expuestos a riesgos en la cadena de suministro porque la producción y el procesamiento están concentrados geográficamente y dominados por jurisdicciones que presuntamente violan los derechos laborales y humanos.Para obtener información adicional, consulte nuestro artículo sobre la gestión de la interrupción de la cadena de suministro en una era de riesgo geopolítico.
Argentina también está a la vanguardia de la lucha mundial por el litio, ya que actualmente representa el 21% de las reservas mundiales con solo dos minas en operación.6 Al igual que China, Argentina ejerce un poder significativo en la extracción de materias primas y planea expandir su influir aún más en la cadena de suministro de litio, con trece minas planificadas y potencialmente docenas más en proceso.
Los países europeos también están aumentando su producción, con la Unión Europea a punto de convertirse en el segundo mayor productor de baterías de iones de litio del mundo para 2025 con el 11 % de la capacidad de producción mundial.7
A pesar de los esfuerzos recientes,8 Estados Unidos no tiene una presencia significativa en la minería o refinación de metales de tierras raras.Debido a esto, Estados Unidos depende en gran medida de fuentes extranjeras para producir baterías de iones de litio.En junio de 2021, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE, por sus siglas en inglés) publicó una revisión de la cadena de suministro de baterías de gran capacidad y recomendó establecer capacidades de producción y procesamiento nacionales para materiales críticos para respaldar una cadena de suministro de baterías totalmente doméstica.9 El DOE determinó que múltiples energías Las tecnologías dependen en gran medida de fuentes extranjeras inseguras e inestables, lo que requiere un crecimiento nacional de la industria de las baterías.10 En respuesta, el DOE emitió dos avisos de intención en febrero de 2022 para proporcionar $ 2910 millones para impulsar la producción estadounidense de baterías de iones de litio que son fundamentales para hacer crecer el sector energético.11 El DOE tiene la intención de financiar plantas de refinación y producción de materiales para baterías, instalaciones de reciclaje y otras instalaciones de fabricación.
La nueva tecnología también cambiará el panorama de la producción de baterías de iones de litio.Lilac Solutions, una empresa nueva con sede en California, ofrece tecnología que puede recuperar12 hasta el doble de litio que los métodos tradicionales.13 Del mismo modo, Princeton NuEnergy es otra empresa nueva que ha desarrollado una forma económica y sostenible de fabricar baterías nuevas a partir de las viejas.14 Aunque este tipo de nueva tecnología aliviará el cuello de botella de la cadena de suministro, no cambia el hecho de que la producción de baterías de iones de litio depende en gran medida de la disponibilidad de materia prima.La conclusión sigue siendo que la producción de litio existente en el mundo se concentra en Chile, Australia, Argentina y China.15 Como se indica en la Figura 2 a continuación, es probable que la dependencia de materiales de origen extranjero continúe durante los próximos años hasta que se produzca un mayor desarrollo de tecnología de batería que no depende de metales de tierras raras.
Figura 2: Fuentes futuras de producción de litio
B precio
En un artículo separado, Lauren Loew de Foley discutió cómo el aumento del precio del litio refleja una mayor demanda de baterías, con un aumento del costo de más del 900 % desde 2021.16 Estos aumentos de precios continúan mientras la inflación se mantiene en su punto más alto.Los crecientes costos de las baterías de iones de litio, junto con la inflación, ya han resultado en aumentos en los precios de los vehículos eléctricos.Para obtener información adicional sobre el impacto de la inflación en la cadena de suministro, consulte nuestro artículo Problemas de inflación: cuatro formas clave para que las empresas aborden la inflación en la cadena de suministro.
Los tomadores de decisiones querrán estar al tanto del impacto de la inflación en sus contratos que involucran baterías de iones de litio.“En mercados de almacenamiento de energía bien establecidos, como los EE. UU., los costos más altos han dado lugar a que algunos desarrolladores busquen renegociar los precios de los contratos con los compradores.Estas renegociaciones pueden llevar tiempo y retrasar la puesta en marcha del proyecto”.dice Helen Kou, asociada de almacenamiento de energía en la empresa de investigación BloombergNEF.17
C. Transporte/Inflamabilidad
Las baterías de iones de litio están reguladas como material peligroso según las Regulaciones de materiales peligrosos del Departamento de Transporte de EE. UU. (DOT) por la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Tuberías del Departamento de Transporte de EE. UU. (PHMSA).A diferencia de las baterías estándar, la mayoría de las baterías de iones de litio contienen materiales inflamables y tienen una densidad de energía increíblemente alta.Como resultado, las baterías de iones de litio pueden sobrecalentarse e incendiarse bajo ciertas condiciones, como un cortocircuito, daño físico, diseño o montaje inadecuados.Una vez que se encienden, los incendios de celdas y baterías de litio pueden ser difíciles de extinguir.18 Como resultado, las empresas deben ser conscientes de los riesgos potenciales y evaluar las precauciones adecuadas cuando participan en transacciones que involucran baterías de iones de litio.
Hasta la fecha, no hay investigaciones concluyentes para determinar si los vehículos eléctricos son más propensos a los incendios espontáneos en comparación con los vehículos tradicionales.19 Las investigaciones muestran que los vehículos eléctricos solo tienen un 0,03 % de probabilidad de encenderse, en comparación con los motores de combustión tradicionales con un 1,5 % de probabilidad de encenderse. .20 Los vehículos híbridos, que tienen una batería de alto voltaje y un motor de combustión interna, tienen la mayor probabilidad de que se incendie un vehículo con un 3,4 %.21
El 16 de febrero de 2022, un buque de carga que transportaba casi 4000 vehículos de Alemania a los Estados Unidos se incendió en el Océano Atlántico.22 Casi dos semanas después, el buque de carga se hundió en medio del Atlántico.Aunque no hay una declaración oficial sobre la avería de los vehículos tradicionales y eléctricos a bordo, los vehículos con batería de iones de litio habrían dificultado la extinción de los incendios.
terceroConclusión
A medida que el mundo avance hacia una energía más limpia, aumentarán las preguntas y los problemas relacionados con la cadena de suministro.Estas preguntas deben abordarse lo antes posible antes de ejecutar cualquier contrato.Si usted o su empresa están involucrados en transacciones en las que las baterías de iones de litio son un componente importante, existen importantes obstáculos en la cadena de suministro que deben abordarse desde el principio durante las negociaciones con respecto al abastecimiento de materias primas y los problemas de precios.A la luz de la disponibilidad limitada de materias primas y las complejidades involucradas en el desarrollo de minas de litio, las empresas deben buscar vías alternativas para obtener litio y otros componentes críticos.Las empresas que dependen de las baterías de iones de litio deben evaluar e invertir en tecnología que sea económicamente viable y maximice la viabilidad y reciclabilidad de estas baterías para evitar problemas en la cadena de suministro.Alternativamente, las empresas pueden celebrar acuerdos plurianuales para el litio.Sin embargo, dada la gran dependencia de los metales de tierras raras para producir baterías de iones de litio, las empresas deberían considerar seriamente el abastecimiento de los metales y otros problemas que pueden afectar la minería y la refinación, como los problemas geopolíticos.
Hora de publicación: 24-sep-2022