ऊर्जा उद्योगमा आपूर्ति श्रृंखला अवरोधहरू: लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको आपूर्तिमा चुनौतीहरू

स्वच्छ ऊर्जा र विद्युतीय सवारी साधनको बढ्दो मागको साथ, उत्पादकहरूलाई ब्याट्रीहरू - विशेष गरी लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू - पहिले भन्दा बढी चाहिन्छ।ब्याट्रीबाट चल्ने सवारी साधनहरूमा द्रुत संक्रमणका उदाहरणहरू जताततै छन्: संयुक्त राज्य हुलाक सेवाले घोषणा गर्‍यो कि यसको नेक्स्ट जेनेरेशन डेलिभरी सवारी साधनहरूको कम्तिमा 40% र अन्य व्यावसायिक सवारीहरू विद्युतीय सवारीहरू हुनेछन्, अमेजनले एक दर्जन भन्दा बढी शहरहरूमा रिभियन डेलिभरी भ्यानहरू प्रयोग गर्न थालेको छ, र Walmart ले 4,500 इलेक्ट्रिक डेलिभरी भ्यानहरू खरिद गर्ने सम्झौता कार्यान्वयन गर्यो।यी प्रत्येक रूपान्तरणको साथ, ब्याट्रीहरूको लागि आपूर्ति श्रृंखलामा तनाव तीव्र हुन्छ।यस लेखले लिथियम-आयन ब्याट्री उद्योग र यी ब्याट्रीहरूको उत्पादन र भविष्यलाई असर गर्ने हालको आपूर्ति श्रृंखला मुद्दाहरूको एक सिंहावलोकन प्रदान गर्नेछ।

I. लिथियम-आयन ब्याट्री अवलोकन

लिथियम-आयन ब्याट्री उद्योग कच्चा मालको खनन र ब्याट्रीहरूको उत्पादनमा धेरै निर्भर छ - जुन दुबै आपूर्ति श्रृंखला हस्तक्षेपको लागि कमजोर छन्।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू मुख्यतया चार मुख्य घटकहरू मिलेर बनेका हुन्छन्: क्याथोड, एनोड, सेपरेटर र इलेक्ट्रोलाइट, चित्र 1 मा देखाइए अनुसार। उच्च स्तरमा, क्याथोड (लिथियम आयनहरू उत्पादन गर्ने घटक) लिथियम अक्साइडबाट बनेको हुन्छ। एनोड (लिथियम आयनहरू भण्डारण गर्ने कम्पोनेन्ट) सामान्यतया ग्रेफाइटबाट बनेको हुन्छ।इलेक्ट्रोलाइट एक माध्यम हो जसले लिथियम आयनहरूको मुक्त आन्दोलनलाई अनुमति दिन्छ जुन नुन, विलायक र additives बाट बनेको हुन्छ।अन्तमा, विभाजक क्याथोड र एनोड बीचको पूर्ण बाधा हो।

क्याथोड यस लेखसँग सान्दर्भिक महत्वपूर्ण घटक हो किनभने यो हो जहाँ आपूर्ति श्रृंखला समस्याहरू उत्पन्न हुने सम्भावना हुन्छ।क्याथोडको संरचना ब्याट्रीको प्रयोगमा धेरै निर्भर गर्दछ।2

आवेदन आवश्यक तत्वहरू

मोबाईल फोन

क्यामेराहरू

ल्यापटप कोबाल्ट र लिथियम

पावर उपकरणहरू

चिकित्सा उपकरण म्यांगनीज र लिथियम

or

निकल-कोबाल्ट-म्यांगनीज र लिथियम

or

फास्फेट र लिथियम

नयाँ सेल फोन, क्यामेरा र कम्प्युटरहरूको व्यापकता र निरन्तर मागलाई ध्यानमा राख्दै, कोबाल्ट र लिथियम लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको उत्पादनमा सबैभन्दा मूल्यवान कच्चा माल हुन् र आज आपूर्ति श्रृंखला अवरोधहरूको सामना गरिरहेका छन्।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको उत्पादनमा तीनवटा महत्त्वपूर्ण चरणहरू छन्: (1) कच्चा मालको लागि खानी, (2) कच्चा माललाई परिष्कृत गर्ने, र (3) ब्याट्रीहरू आफैं उत्पादन र निर्माण गर्ने।यी प्रत्येक चरणहरूमा, आपूर्ति श्रृंखला मुद्दाहरू छन् जुन उत्पादनको क्रममा उत्पन्न हुने समस्याहरूको लागि पर्खनुको सट्टा अनुबंध वार्ताको क्रममा सम्बोधन गरिनु पर्छ।

II।ब्याट्री उद्योग भित्र आपूर्ति श्रृंखला मुद्दाहरू

A. उत्पादन

चीनले हाल विश्वव्यापी लिथियम-आयन ब्याट्री आपूर्ति श्रृंखलामा प्रभुत्व जमाउँछ, 2021.3 मा विश्वव्यापी बजारमा प्रवेश गरेका सबै लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको 79% उत्पादन गर्दै, देशले ब्याट्री भण्डारण र विद्युतीय सवारीका लागि विश्वव्यापी लिथियम रिफाइनिङको 61% र प्रशोधनको 100% नियन्त्रण गर्दछ। ब्याट्री एनोडका लागि प्रयोग हुने प्राकृतिक ग्रेफाइटको।5 लिथियम-आयन ब्याट्री उद्योगमा चीनको प्रमुख स्थान र सम्बन्धित दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू कम्पनी र सरकार दुवैका लागि चिन्ताको विषय हो।

COVID-19, युक्रेनको युद्ध, र अपरिहार्य भूराजनीतिक अशान्तिले विश्वव्यापी आपूर्ति श्रृंखलाहरूलाई असर गरिरहनेछ।अन्य उद्योगजस्तै उर्जा क्षेत्र पनि यी तत्वहरूले प्रभावित हुँदै आएको छ र जारी रहनेछ।कोबाल्ट, लिथियम, र निकल - ब्याट्रीहरूको उत्पादनमा महत्वपूर्ण सामग्रीहरू आपूर्ति श्रृंखला जोखिममा पर्छन् किनभने उत्पादन र प्रशोधन भौगोलिक रूपमा केन्द्रित र श्रम र मानव अधिकारको उल्लङ्घन गरेको आरोप लगाएको क्षेत्राधिकारद्वारा हावी भएको छ।थप जानकारीको लागि, भूराजनीतिक जोखिमको युगमा आपूर्ति श्रृंखला अवरोध व्यवस्थापन गर्ने हाम्रो लेख हेर्नुहोस्।

अर्जेन्टिना लिथियमको लागि विश्वव्यापी स्क्र्याम्बलमा पनि अग्रपंक्तिमा छ किनकि यसले हाल विश्वको भण्डारको 21% ओगटेको छ जसमा दुईवटा मात्र खानीहरू सञ्चालनमा छन्। 6 चीन जस्तै, अर्जेन्टिनाले कच्चा मालको खानीमा महत्त्वपूर्ण शक्ति प्रयोग गर्दछ र यसको विस्तार गर्ने योजनाहरू छन्। लिथियम आपूर्ति श्रृंखलामा थप प्रभाव पार्ने, तेह्र योजनाबद्ध खानीहरू र सम्भावित रूपमा दर्जनौं कामहरूमा।

युरोपेली देशहरूले पनि आफ्नो उत्पादन बढाइरहेका छन्, युरोपेली संघले विश्वव्यापी उत्पादन क्षमताको ११% ले २०२५ सम्म लिथियम-आयन ब्याट्रीको दोस्रो ठूलो उत्पादक बन्ने तयारी गरेको छ।

हालैका प्रयासहरूको बावजुद, 8 संयुक्त राज्य अमेरिकाको दुर्लभ पृथ्वी धातुहरूको खानी वा परिष्करणमा उल्लेखनीय उपस्थिति छैन।यस कारण, संयुक्त राज्य अमेरिका लिथियम-आयन ब्याट्री उत्पादन गर्न विदेशी स्रोतहरूमा धेरै निर्भर छ।जुन २०२१ मा, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) ले ठूलो क्षमताको ब्याट्री आपूर्ति श्रृंखलाको समीक्षा प्रकाशित गर्‍यो र पूर्ण रूपमा घरेलु ब्याट्री आपूर्ति शृङ्खलालाई समर्थन गर्न महत्वपूर्ण सामग्रीहरूको लागि आन्तरिक उत्पादन र प्रशोधन क्षमताहरू स्थापना गर्न सिफारिस गर्‍यो।9 DOE ले निर्धारण गर्यो कि बहुविध ऊर्जा प्रविधिहरू असुरक्षित र अस्थिर विदेशी स्रोतहरूमा अत्यधिक निर्भर छन् - ब्याट्री उद्योगको घरेलु वृद्धि आवश्यक छ।10 प्रतिक्रियामा, DOE ले फेब्रुअरी 2022 मा अमेरिकी लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको उत्पादनलाई बढावा दिन २.९१ बिलियन अमेरिकी डलर उपलब्ध गराउन दुईवटा सूचनाहरू जारी गर्यो। ऊर्जा क्षेत्रको विकास गर्दै। 11 DOE ले ब्याट्री सामग्री, रिसाइकल सुविधा र अन्य निर्माण सुविधाहरूको लागि रिफाइनिङ र उत्पादन प्लान्टहरू कोष गर्न चाहन्छ।

नयाँ प्रविधिले लिथियम-आयन ब्याट्री उत्पादनको परिदृश्य पनि परिवर्तन गर्नेछ।Lilac Solutions, एक क्यालिफोर्निया-आधारित स्टार्टअप कम्पनी, ले प्रविधि प्रदान गर्दछ जसले परम्परागत विधिहरू भन्दा दोब्बर लिथियम रिकभर गर्न सक्छ।13 त्यसैगरी, Princeton NuEnergy अर्को स्टार्टअप हो जसले पुरानो ब्याट्रीहरूबाट नयाँ ब्याट्रीहरू बनाउन सस्तो, दिगो तरिका विकास गरेको छ।14 यद्यपि यस प्रकारको नयाँ प्रविधिले आपूर्ति श्रृंखलाको अवरोधलाई कम गर्नेछ, यसले लिथियम-आयन ब्याट्री उत्पादन कच्चा स्रोत सामग्रीको उपलब्धतामा धेरै निर्भर हुन्छ भन्ने तथ्यलाई परिवर्तन गर्दैन।तल्लो रेखा विश्वको विद्यमान लिथियम उत्पादन चिली, अष्ट्रेलिया, अर्जेन्टिना र चीनमा केन्द्रित रहेको छ। 15 तलको चित्र 2 मा संकेत गरिए अनुसार, विदेशी स्रोत सामग्रीमा निर्भरता आगामी केही वर्षसम्म जारी रहने सम्भावना छ। ब्याट्री प्रविधि जुन दुर्लभ पृथ्वी धातुहरूमा भर पर्दैन।

चित्र २: भविष्य लिथियम उत्पादन स्रोतहरू

B. मूल्य

एउटा छुट्टै लेखमा, फोलीको लरेन लोउले कसरी लिथियमको मूल्य वृद्धिले ब्याट्रीको बढ्दो मागलाई प्रतिबिम्बित गर्छ, २०२१.१६ यता लागत ९००% भन्दा बढि बढेकोले मुद्रास्फीति सबै समयको उच्चमा रहँदा यी मूल्य वृद्धि जारी रहन्छ भनेर छलफल गरे।लिथियम-आयन ब्याट्रीको बढ्दो लागत, मुद्रास्फीतिको साथमा, पहिले नै विद्युतीय सवारीको मूल्यमा वृद्धि भएको छ।आपूर्ति श्रृंखलामा मुद्रास्फीतिको प्रभावको बारेमा थप जानकारीको लागि, हाम्रो लेख मुद्रास्फीति समस्याहरू हेर्नुहोस्: आपूर्ति श्रृंखलामा मुद्रास्फीतिलाई सम्बोधन गर्न कम्पनीहरूको लागि चार प्रमुख तरिकाहरू।

निर्णय निर्माताहरूले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू समावेश गर्ने तिनीहरूको सम्झौताहरूमा मुद्रास्फीतिको प्रभाव बारे सचेत हुन चाहन्छन्।"अमेरिका जस्ता राम्रोसँग स्थापित ऊर्जा भण्डारण बजारहरूमा, उच्च लागतको कारण केही विकासकर्ताहरूले अफटेकरहरूसँग सम्झौता मूल्यहरू पुन: वार्ता गर्न खोजिरहेका छन्।यी पुन: वार्ताले समय लिन सक्छ र परियोजना सञ्चालनमा ढिलाइ गर्न सक्छ। ”अनुसन्धान कम्पनी ब्लूमबर्ग एनईएफ.१७ मा ऊर्जा भण्डारण सहयोगी हेलेन काउ भन्छन्

C. यातायात/ज्वलनशीलता

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू अमेरिकी यातायात पाइपलाइन र खतरनाक सामग्री सुरक्षा प्रशासन (PHMSA) द्वारा अमेरिकी यातायात विभागको (DOT) खतरनाक सामग्री नियमहरू अन्तर्गत खतरनाक सामग्रीको रूपमा विनियमित छन्।मानक ब्याट्रीहरूको विपरीत, धेरैजसो लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा ज्वलनशील पदार्थहरू हुन्छन् र अविश्वसनीय रूपमा उच्च ऊर्जा घनत्व हुन्छ।नतिजाको रूपमा, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू सर्ट सर्किट, भौतिक क्षति, अनुचित डिजाइन, वा एसेम्बली जस्ता निश्चित परिस्थितिहरूमा धेरै तातो र प्रज्वलित हुन सक्छन्।एक पटक प्रज्वलित भएपछि, लिथियम सेल र ब्याट्री आगो निभाउन गाह्रो हुन सक्छ।18 परिणाम स्वरूप, कम्पनीहरूले सम्भावित जोखिमहरू बारे सचेत हुन आवश्यक छ र लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू समावेश गर्ने लेनदेनमा संलग्न हुँदा उचित सावधानीहरूको मूल्याङ्कन गर्न आवश्यक छ।

आजसम्म, परम्परागत सवारीसाधनको तुलनामा विद्युतीय सवारीसाधनहरू स्वतःस्फूर्त आगोको जोखिममा छन् कि छैनन् भनी निर्धारण गर्न कुनै निर्णायक अनुसन्धान भएको छैन। १९ अनुसन्धानले देखाएको छ कि विद्युतीय सवारी साधनमा प्रज्वलित हुने सम्भावना ०.०३% मात्र हुन्छ, परम्परागत दहन इन्जिनको तुलनामा १.५% सम्भावना हुन्छ। .20 हाइब्रिड सवारी साधनहरू - जसमा उच्च भोल्टेज ब्याट्री र आन्तरिक दहन इन्जिन हुन्छ - 3.4% मा गाडीमा आगो लाग्ने सबैभन्दा ठूलो सम्भावना हुन्छ।21

फेब्रुअरी 16, 2022 मा, जर्मनीबाट लगभग 4,000 सवारी साधनहरू संयुक्त राज्य अमेरिका जाँदै गरेको कार्गो जहाजमा एट्लान्टिक महासागरमा आगो लाग्यो।२२ लगभग दुई हप्ता पछि, कार्गो जहाज एट्लान्टिकको बीचमा डुब्यो।बोर्डमा रहेका परम्परागत र विद्युतीय सवारीसाधन बिग्रिएको भन्ने आधिकारिक जानकारी नभए पनि लिथियम आयन ब्याट्रीका गाडीले आगो निभाउन कठिन हुने गरेको छ ।

III।निष्कर्ष

विश्व स्वच्छ उर्जा तर्फ बढ्दै जाँदा, आपूर्ति शृङ्खला सम्बन्धी प्रश्न र मुद्दाहरू बढ्दै जानेछन्।यी प्रश्नहरू कुनै पनि सम्झौता कार्यान्वयन गर्नु अघि सकेसम्म चाँडो सम्बोधन गर्नुपर्छ।यदि तपाईं वा तपाईंको कम्पनी लेनदेनमा संलग्न हुनुहुन्छ जहाँ लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू एक सामग्री घटक हुन्, त्यहाँ महत्त्वपूर्ण आपूर्ति श्रृंखला अवरोधहरू छन् जुन कच्चा मालको स्रोत र मूल्य निर्धारण मुद्दाहरूको सम्बन्धमा वार्ताको क्रममा चाँडै सम्बोधन गर्नुपर्छ।कच्चा पदार्थको सीमित उपलब्धता र लिथियम खानीहरू विकास गर्न संलग्न जटिलताहरूको प्रकाशमा, कम्पनीहरूले लिथियम र अन्य महत्वपूर्ण घटकहरू प्राप्त गर्न वैकल्पिक मार्गहरू खोज्नुपर्छ।लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूमा भर परेका कम्पनीहरूले आपूर्ति-श्रृंखला समस्याहरूबाट बच्न यी ब्याट्रीहरूको व्यवहार्यता र पुन: प्रयोगशीलतालाई अधिकतम बनाउने प्रविधिको मूल्याङ्कन र लगानी गर्नुपर्छ।वैकल्पिक रूपमा, कम्पनीहरूले लिथियमको लागि बहु-वर्षीय सम्झौताहरूमा प्रवेश गर्न सक्छन्।यद्यपि, लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू उत्पादन गर्नका लागि दुर्लभ पृथ्वीका धातुहरूमा भारी निर्भरतालाई ध्यानमा राख्दै, कम्पनीहरूले धातुहरूको सोर्सिङ र भू-राजनीतिक मुद्दाहरू जस्ता खानी र रिफाइनिङलाई असर पार्ने अन्य मुद्दाहरूलाई गम्भीर रूपमा विचार गर्नुपर्छ।