Cine produce bateriile pentru mașinile electrice? Piața bateriilor EV și materialele

Bateriile pentru vehiculele electrice (EV) au evoluat mult de când primele vehicule electrice au fost inventate în anii 1830. Vehiculele electrice moderne rulează pe baterii litiu-ion, care au fost introduse în 1991.

Pe măsură ce piețele bateriilor EV și ale stocării de energie cresc, producătorii continuă să experimenteze cu chimii, configurații și procese de producție – cu scopul comun de a crea baterii mai eficiente, care să dureze mai mult, să coste mai puțin și să aibă un impact mai mic asupra mediului. Ce conține o baterie EV se schimbă deja și este probabil să continue să se schimbe în următoarele decenii.

Ce conține o baterie EV?

O baterie EV este un pachet de celule individuale, fiecare de aproximativ dimensiunea unei baterii AA. Aceste celule sunt grupate în cadre de protecție numite module, fiecare cu propriul circuit, iar acele module sunt grupate împreună într-un pachet.

Întregul pachet este gestionat de un Sistem de Management al Bateriei și de un sistem de răcire care reglează căldura și tensiunea, protejează bateria de descărcarea excesivă sau prea rapidă și gestionează încărcarea și descărcarea energiei.

Bateriile EV funcționează prin mișcarea ionilor de litiu (atomi încărcați) printr-o soluție numită electrolit, care transportă ioni cu sarcină pozitivă între electrozi separați numiți anozi și catozi. Acest proces creează un curent electric care este trimis motorului EV.

Din ce sunt fabricați electrozii, separatoarele și electroliții poate varia. Litiul este elementul indispensabil, desigur, dar printre cele mai frecvent utilizate alte componente se numără aluminiul, carbonul, cobaltul, fierul, manganul, nichelul, oxigenul, fosforul și siliciul. Noi combinații și chimii apar tot timpul, utilizând alte elemente precum sodiul sau staniul și sulful. (Acestea nu sunt așa-numitele minerale rare de pământ care sunt utilizate și în alte părți ale vehiculelor electrice, precum și în mașinile cu motor pe benzină.)

Preocupări legate de lanțul de aprovizionare

Vehiculele electrice concurează cu electronicele și dispozitivele de stocare a energiei — ambele fiind industrii în creștere — pentru bateriile litiu-ion.

Agenția Internațională pentru Energie proiectează că 200 de milioane de vehicule electrice ar putea circula pe drumuri până în 2030. Cererea de minerale pentru furnizarea de baterii pentru vehiculele electrice și stocarea de energie este așteptată să crească de cinci până la zece ori până în 2030 și de zece până la treizeci de ori până în 2040.

Potrivit Analizei Lanțului de Aprovizionare pentru Bateriile Vehiculelor Electrice de la Automotive Manufacturing Solutions (AMS), există îngrijorare cu privire la dacă oferta va corespunde cererii pe întreg lanțul de aprovizionare al bateriilor. Cu toate acestea, AMS prezice că „capacitatea globală pentru bateriile litiu-ion va crește de la 475 gigawați-oră (GWh) în 2020 la peste 2.850 GWh până în 2030”, cu 80 de noi gigafabrici în întreaga lume pentru a produce celule și baterii litiu-ion.

Niciunul dintre elementele cheie din bateriile EV nu este rar. Întrebarea este dacă producția lor poate ține pasul cu cererea crescândă pentru vehicule electrice.

Cobaltul și înlocuitorii

Cobaltul este cel mai controversat dintre mineralele utilizate în bateriile EV, deoarece principala sa sursă, Republica Democratică Congo, are un istoric de încălcări ale drepturilor omului. În timp ce producătorii au redus procentul de cobalt de la 60% în prima generație de baterii litiu-ion la 15-20% cobalt astăzi, reducerea acestui procent la zero face parte din Planul Național al Departamentului de Energie al SUA pentru Bateriile cu Litiu, lansat în iunie 2021.

Înlocuirea cobaltului cu mai mult nichel ridică însă propriile probleme, în funcție de cât de ecologică (sau neecologică) este exploatarea minieră. Vehiculele electrice fără cobalt și nichel există deja și s-au dovedit un succes comercial. Exploatarea minieră a litiului a fost de asemenea criticată de ecologiști și de popoarele indigene pentru efectele sale nocive.

Fabricarea bateriilor EV

Trei țări — China, Argentina și Bolivia — dețin 58% din rezervele mondiale de litiu, deși Australia contribuie cu aproximativ jumătate din producția mondială de litiu. Rezerve abundente de litiu (86 de milioane de tone) există în întreaga lume, inclusiv în Statele Unite.

China este liderul mondial în rafinarea acestor materii prime pentru baterii, iar peste două treimi din fabricarea bateriilor este controlată de trei companii — CATL, LG și Panasonic — cu sedii în China, Coreea de Sud și, respectiv, Japonia. Alte trei companii ridică această cotă de piață la 87%.

În Statele Unite, însă, 70% din celulele de baterii și 87% din pachetele de baterii sunt produse pe plan intern, nu importate — în mare parte datorită dominației industriei de către Tesla, cunoscută pentru integrarea sa verticală. Bateriile sale Panasonic sunt produse în Nevada.

Producătorii tradiționali de mașini s-au bazat istoric pe furnizori externalizați, așa că, pe măsură ce își cresc propria producție de vehicule electrice, preocupările legate de lanțurile de aprovizionare au crescut odată cu ei. Producătorii europeni și americani de vehicule electrice iau măsuri pentru a aduce fabricarea bateriilor acasă.

Reciclarea bateriilor

Reciclarea bateriilor este probabil să joace un rol cheie în satisfacerea unei cereri atât de mari de minerale. 95% din mineralele din bateriile EV pot fi reciclate, iar numeroase companii startup concurează deja pentru a obține cotă de piață. Până în 2021, peste 100 de companii din întreaga lume reciclau baterii EV sau plănuiau să facă acest lucru în curând.

Problema este că bateriile EV sunt așteptate să dureze mult timp, iar cererea de baterii ar putea depăși oferta de cele reciclate. Bateriile EV uzate pot fi utilizate ca atare pentru stocarea staționară de energie, reducând astfel disponibilitatea lor pentru reciclare.

Provocarea pentru companiile de reciclare a bateriilor este să atingă economii de scară pentru ca reciclarea să merite eforturile lor. La fel ca în alte industrii, eforturile de reciclare pot fi puțin mai mult decât greenwashing industrial.