ऊर्जा उद्योग में आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान: लिथियम-आयन बैटरियों की आपूर्ति के साथ चुनौतियां

स्वच्छ ऊर्जा की ओर बढ़ने और इलेक्ट्रिक वाहनों की बढ़ती मांग के साथ, निर्माताओं को बैटरी की आवश्यकता होती है - विशेष रूप से लिथियम-आयन बैटरी - पहले से कहीं अधिक।बैटरी चालित वाहनों के लिए त्वरित संक्रमण के उदाहरण हर जगह हैं: यूनाइटेड स्टेट्स पोस्टल सर्विस ने घोषणा की कि उसके नेक्स्ट जेनरेशन डिलीवरी वाहनों में से कम से कम 40% इलेक्ट्रिक वाहन होंगे और अन्य वाणिज्यिक वाहन इलेक्ट्रिक वाहन होंगे, अमेज़ॅन ने एक दर्जन से अधिक शहरों में रिवियन डिलीवरी वैन का उपयोग करना शुरू कर दिया है, और वॉलमार्ट ने 4,500 इलेक्ट्रिक डिलीवरी वैन खरीदने के लिए एक समझौता किया।इनमें से प्रत्येक रूपांतरण के साथ, बैटरी के लिए आपूर्ति श्रृंखला पर दबाव तेज होता है।यह लेख लिथियम-आयन बैटरी उद्योग और इन बैटरियों के उत्पादन और भविष्य को प्रभावित करने वाली वर्तमान आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दों का अवलोकन प्रदान करेगा।

I. लिथियम-आयन बैटरी अवलोकन

लिथियम-आयन बैटरी उद्योग कच्चे माल के खनन और बैटरियों के उत्पादन पर बहुत अधिक निर्भर करता है - दोनों ही आपूर्ति श्रृंखला हस्तक्षेप के लिए असुरक्षित हैं।

लिथियम-आयन बैटरी में मुख्य रूप से चार प्रमुख घटक होते हैं: एक कैथोड, एनोड, सेपरेटर और इलेक्ट्रोलाइट, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। उच्च स्तर पर, कैथोड (घटक जो लिथियम आयन उत्पन्न करता है) लिथियम ऑक्साइड से बना होता है। एनोड (घटक जो लिथियम आयनों को संग्रहीत करता है) आमतौर पर ग्रेफाइट से बनाया जाता है।इलेक्ट्रोलाइट एक ऐसा माध्यम है जो लिथियम आयनों के मुक्त संचलन की अनुमति देता है जो लवण, सॉल्वैंट्स और एडिटिव्स से बना होता है।अंत में, विभाजक कैथोड और एनोड के बीच पूर्ण अवरोध है।

कैथोड इस लेख के लिए प्रासंगिक महत्वपूर्ण घटक है क्योंकि यह वह जगह है जहां आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे उत्पन्न होने की सबसे अधिक संभावना है।कैथोड की संरचना बैटरी के अनुप्रयोग पर बहुत अधिक निर्भर करती है।2

आवेदन आवश्यक तत्व

सेल फोन

कैमरों

लैपटॉप कोबाल्ट और लिथियम

पॉवर उपकरण

चिकित्सा उपकरण मैंगनीज और लिथियम

or

निकल-कोबाल्ट-मैंगनीज और लिथियम

or

फॉस्फेट और लिथियम

नए सेल फोन, कैमरा और कंप्यूटर की व्यापकता और निरंतर मांग को देखते हुए, लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन में कोबाल्ट और लिथियम सबसे मूल्यवान कच्चे माल हैं और आज पहले से ही आपूर्ति श्रृंखला रुकावटों का सामना कर रहे हैं।

लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन में तीन महत्वपूर्ण चरण होते हैं: (1) कच्चे माल के लिए खनन, (2) कच्चे माल को परिष्कृत करना, और (3) स्वयं बैटरी का उत्पादन और निर्माण।इनमें से प्रत्येक चरण में, आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे हैं जिन्हें उत्पादन के दौरान उत्पन्न होने वाले मुद्दों की प्रतीक्षा करने के बजाय संविदात्मक वार्ता के दौरान संबोधित किया जाना चाहिए।

द्वितीय.बैटरी उद्योग के भीतर आपूर्ति श्रृंखला के मुद्दे

ए उत्पादन

चीन वर्तमान में वैश्विक लिथियम-आयन बैटरी आपूर्ति श्रृंखला पर हावी है, जो 2021 में वैश्विक बाजार में प्रवेश करने वाली सभी लिथियम-आयन बैटरी का 79% उत्पादन करता है। देश बैटरी भंडारण और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए वैश्विक लिथियम रिफाइनिंग के 61% और प्रसंस्करण के 100% को नियंत्रित करता है। बैटरी एनोड के लिए उपयोग किए जाने वाले प्राकृतिक ग्रेफाइट का। 5 लिथियम-आयन बैटरी उद्योग में चीन की प्रमुख स्थिति और संबंधित दुर्लभ पृथ्वी तत्व कंपनियों और सरकारों दोनों के लिए चिंता का कारण है।

COVID-19, यूक्रेन में युद्ध और अपरिहार्य भू-राजनीतिक अशांति वैश्विक आपूर्ति श्रृंखलाओं को प्रभावित करती रहेगी।किसी भी अन्य उद्योग की तरह, ऊर्जा क्षेत्र इन कारकों से प्रभावित होता रहा है और आगे भी रहेगा।कोबाल्ट, लिथियम, और निकल-बैटरी के उत्पादन में महत्वपूर्ण सामग्री- आपूर्ति श्रृंखला जोखिमों के संपर्क में हैं क्योंकि उत्पादन और प्रसंस्करण भौगोलिक रूप से केंद्रित हैं और उन न्यायालयों पर हावी हैं जिन पर श्रम और मानवाधिकारों का उल्लंघन करने का आरोप लगाया गया है।अतिरिक्त जानकारी के लिए, भू-राजनीतिक जोखिम के युग में आपूर्ति श्रृंखला व्यवधान के प्रबंधन पर हमारा लेख देखें।

अर्जेंटीना भी लिथियम के लिए वैश्विक हाथापाई में सबसे आगे है क्योंकि यह वर्तमान में दुनिया के 21% भंडार का संचालन करता है, जिसमें केवल दो खदानें चालू हैं। चीन के समान, अर्जेंटीना कच्चे माल के खनन में महत्वपूर्ण शक्ति का उत्पादन करता है और इसके विस्तार की योजना बना रहा है। लिथियम आपूर्ति श्रृंखला में आगे प्रभाव, तेरह नियोजित खानों और संभावित रूप से दर्जनों कार्यों में।

यूरोपीय देश भी अपना उत्पादन बढ़ा रहे हैं, यूरोपीय संघ वैश्विक उत्पादन क्षमता के 11% के साथ 2025 तक दुनिया में लिथियम-आयन बैटरी का दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक बनने की ओर अग्रसर है।7

हाल के प्रयासों के बावजूद, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के खनन या शोधन में संयुक्त राज्य अमेरिका की महत्वपूर्ण उपस्थिति नहीं है।इस वजह से, संयुक्त राज्य अमेरिका लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन करने के लिए विदेशी स्रोतों पर बहुत अधिक निर्भर है।जून 2021 में, अमेरिकी ऊर्जा विभाग (डीओई) ने बड़ी क्षमता वाली बैटरी आपूर्ति श्रृंखला की समीक्षा प्रकाशित की और पूरी तरह से घरेलू बैटरी आपूर्ति श्रृंखला का समर्थन करने के लिए महत्वपूर्ण सामग्रियों के लिए घरेलू उत्पादन और प्रसंस्करण क्षमताओं को स्थापित करने की सिफारिश की। डीओई ने निर्धारित किया कि कई ऊर्जा प्रौद्योगिकियां असुरक्षित और अस्थिर विदेशी स्रोतों पर अत्यधिक निर्भर हैं- बैटरी उद्योग के घरेलू विकास की आवश्यकता है। 10 जवाब में, डीओई ने फरवरी 2022 में दो नोटिस जारी किए, जिसमें लिथियम-आयन बैटरी के अमेरिकी उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए $ 2.91 बिलियन प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण हैं जो कि महत्वपूर्ण हैं ऊर्जा क्षेत्र का विकास करना। 11 डीओई का इरादा बैटरी सामग्री, रीसाइक्लिंग सुविधाओं और अन्य विनिर्माण सुविधाओं के लिए शोधन और उत्पादन संयंत्रों को निधि देना है।

नई तकनीक लिथियम-आयन बैटरी उत्पादन के परिदृश्य को भी बदल देगी।कैलिफ़ोर्निया स्थित स्टार्टअप कंपनी लीलैक सॉल्यूशंस, ऐसी तकनीक प्रदान करती है जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में 12 गुना अधिक लिथियम की वसूली कर सकती है। 13 इसी तरह, प्रिंसटन नुएनेर्जी एक और स्टार्टअप है जिसने पुरानी बैटरी से नई बैटरी बनाने का एक सस्ता, टिकाऊ तरीका विकसित किया है।14 यद्यपि इस प्रकार की नई तकनीक आपूर्ति श्रृंखला की अड़चन को कम करेगी, लेकिन यह इस तथ्य को नहीं बदलती है कि लिथियम-आयन बैटरी का उत्पादन कच्चे स्रोत सामग्री की उपलब्धता पर बहुत अधिक निर्भर करता है।लब्बोलुआब यह है कि दुनिया का मौजूदा लिथियम उत्पादन चिली, ऑस्ट्रेलिया, अर्जेंटीना और चीन में केंद्रित है। जैसा कि नीचे चित्र 2 में दर्शाया गया है, विदेशी स्रोत वाली सामग्रियों पर निर्भरता अगले कुछ वर्षों तक जारी रहने की संभावना है जब तक कि आगे का विकास नहीं हो जाता। बैटरी तकनीक जो दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर निर्भर नहीं करती है।

चित्र 2: भविष्य लिथियम उत्पादन स्रोत

बी मूल्य

एक अलग लेख में, फोली के लॉरेन लोव ने चर्चा की कि लिथियम की कीमत में वृद्धि बैटरी की बढ़ी हुई मांग को कैसे दर्शाती है, 2021.16 के बाद से लागत 900% से अधिक बढ़ रही है, ये मूल्य वृद्धि जारी है क्योंकि मुद्रास्फीति एक सर्वकालिक उच्च स्तर पर बनी हुई है।लिथियम-आयन बैटरियों की बढ़ती लागत, मुद्रास्फीति के साथ, पहले से ही इलेक्ट्रिक वाहनों की कीमतों में वृद्धि हुई है।आपूर्ति श्रृंखला पर मुद्रास्फीति के प्रभाव के बारे में अतिरिक्त जानकारी के लिए, हमारा लेख मुद्रास्फीति संकट: आपूर्ति श्रृंखला में मुद्रास्फीति को संबोधित करने के लिए कंपनियों के लिए चार प्रमुख तरीके देखें।

निर्णय निर्माता लिथियम-आयन बैटरी से जुड़े अपने अनुबंधों पर मुद्रास्फीति के प्रभाव से अवगत होना चाहेंगे।"अमेरिका की तरह अच्छी तरह से स्थापित ऊर्जा भंडारण बाजारों में, उच्च लागत के परिणामस्वरूप कुछ डेवलपर्स ऑफटेकर्स के साथ अनुबंध की कीमतों पर फिर से बातचीत करने की तलाश में हैं।इन पुन: बातचीत में समय लग सकता है और परियोजना चालू होने में देरी हो सकती है। ”शोध कंपनी ब्लूमबर्गएनईएफ.17 में ऊर्जा भंडारण सहयोगी हेलेन कू कहते हैं

सी. परिवहन/ज्वलनशीलता

लिथियम-आयन बैटरियों को अमेरिकी परिवहन विभाग (डीओटी) के खतरनाक सामग्री विनियमों के तहत अमेरिकी परिवहन विभाग पाइपलाइन और खतरनाक सामग्री सुरक्षा प्रशासन (पीएचएमएसए) द्वारा एक खतरनाक सामग्री के रूप में विनियमित किया जाता है।मानक बैटरियों के विपरीत, अधिकांश लिथियम-आयन बैटरियों में ज्वलनशील पदार्थ होते हैं और इनमें अविश्वसनीय रूप से उच्च ऊर्जा घनत्व होता है।नतीजतन, लिथियम-आयन बैटरी कुछ शर्तों, जैसे शॉर्ट सर्किट, शारीरिक क्षति, अनुचित डिज़ाइन या असेंबली के तहत ज़्यादा गरम और प्रज्वलित हो सकती हैं।एक बार प्रज्वलित होने के बाद, लिथियम सेल और बैटरी की आग को बुझाना मुश्किल हो सकता है। 18 नतीजतन, कंपनियों को संभावित जोखिमों के बारे में पता होना चाहिए और लिथियम-आयन बैटरी से जुड़े लेनदेन में उचित सावधानियों का मूल्यांकन करना चाहिए।

आज तक, यह निर्धारित करने के लिए कोई निर्णायक शोध नहीं है कि क्या पारंपरिक वाहनों की तुलना में इलेक्ट्रिक वाहनों में स्वतःस्फूर्त आग लगने की संभावना अधिक होती है। 19 शोध से पता चलता है कि इलेक्ट्रिक वाहनों में केवल 0.03% प्रज्वलित होने की संभावना होती है, जबकि पारंपरिक दहन इंजनों में आग लगने की 1.5% संभावना होती है। .20 हाइब्रिड वाहन-जिनमें उच्च वोल्टेज बैटरी और एक आंतरिक दहन इंजन होता है- में 3.4%.21 पर वाहन में आग लगने की सबसे अधिक संभावना होती है।

16 फरवरी, 2022 को, जर्मनी से संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 4,000 वाहनों को ले जा रहे एक मालवाहक जहाज में अटलांटिक महासागर में आग लग गई। 22 लगभग दो सप्ताह बाद, मालवाहक जहाज अटलांटिक के बीच में डूब गया।हालांकि बोर्ड पर पारंपरिक और इलेक्ट्रिक वाहनों के टूटने के बारे में कोई आधिकारिक बयान नहीं है, लिथियम-आयन बैटरी वाहनों ने आग को बुझाना कठिन बना दिया होगा।

III.निष्कर्ष

जैसे-जैसे दुनिया स्वच्छ ऊर्जा की ओर बढ़ती है, आपूर्ति श्रृंखला से जुड़े प्रश्न और मुद्दे बढ़ते जाएंगे।किसी भी अनुबंध को निष्पादित करने से पहले इन सवालों को जल्द से जल्द संबोधित किया जाना चाहिए।यदि आप या आपकी कंपनी लेन-देन में शामिल हैं जहां लिथियम-आयन बैटरी एक भौतिक घटक हैं, तो महत्वपूर्ण आपूर्ति श्रृंखला बाधाएं हैं जिन्हें कच्चे माल की सोर्सिंग और मूल्य निर्धारण के मुद्दों के बारे में बातचीत के दौरान जल्दी ही संबोधित किया जाना चाहिए।कच्चे माल की सीमित उपलब्धता और लिथियम खदानों के विकास में शामिल जटिलताओं को देखते हुए, कंपनियों को लिथियम और अन्य महत्वपूर्ण घटकों को प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक रास्ते तलाशने चाहिए।लिथियम-आयन बैटरी पर भरोसा करने वाली कंपनियों को ऐसी तकनीक का मूल्यांकन और निवेश करना चाहिए जो आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो और आपूर्ति-श्रृंखला के मुद्दों से बचने के लिए इन बैटरियों की व्यवहार्यता और पुनर्चक्रण को अधिकतम करती हो।वैकल्पिक रूप से, कंपनियां लिथियम के लिए बहु-वर्षीय समझौते कर सकती हैं।हालांकि, लिथियम-आयन बैटरी के उत्पादन के लिए दुर्लभ पृथ्वी धातुओं पर भारी निर्भरता को देखते हुए, कंपनियों को धातुओं की सोर्सिंग और अन्य मुद्दों पर विचार करना चाहिए जो खनन और शोधन को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे कि भू-राजनीतिक मुद्दे।