청정 에너지에 대한 추진과 전기 자동차에 대한 수요 증가로 인해 제조업체는 그 어느 때보다 배터리, 특히 리튬 이온 배터리가 필요합니다.배터리 구동 차량으로의 전환이 가속화되고 있는 예는 어디에서나 볼 수 있습니다. 미국 우정국(US Postal Service)은 차세대 배송 차량 및 기타 상업용 차량의 최소 40%가 전기차가 될 것이라고 발표했고, 아마존은 12개 이상의 도시에서 리비안 배송 밴을 사용하기 시작했습니다. Walmart는 4,500대의 전기 배달 밴을 구매하는 계약을 체결했습니다.이러한 전환이 발생할 때마다 배터리 공급망의 부담이 심화됩니다.이 기사에서는 리튬 이온 배터리 산업과 이러한 배터리의 생산 및 미래에 영향을 미치는 현재 공급망 문제에 대한 개요를 제공합니다.
I. 리튬 이온 배터리 개요
리튬 이온 배터리 산업은 원자재 채굴과 배터리 생산에 크게 의존하며, 이 두 가지 모두 공급망 간섭에 취약합니다.
리튬 이온 배터리는 그림 1과 같이 양극, 음극, 분리막, 전해질의 4가지 핵심 구성 요소로 주로 구성됩니다. 높은 수준에서 양극(리튬 이온을 생성하는 구성 요소)은 산화 리튬으로 구성됩니다.1 양극(리튬 이온을 저장하는 구성 요소)은 일반적으로 흑연으로 만들어집니다.전해질은 염, 용매 및 첨가제로 구성된 리튬 이온의 자유로운 이동을 가능하게 하는 매질입니다.마지막으로 분리막은 음극과 양극 사이의 절대 장벽입니다.
음극은 공급망 문제가 가장 많이 발생할 가능성이 있는 곳이기 때문에 이 기사와 관련된 중요한 구성 요소입니다.음극의 구성은 배터리의 용도에 따라 크게 달라집니다.2
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노트북 코발트 및 리튬
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의료기기 망간 및 리튬
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니켈-코발트-망간 및 리튬
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인산염 및 리튬
새로운 휴대폰, 카메라 및 컴퓨터에 대한 보급과 지속적인 수요를 감안할 때 코발트와 리튬은 리튬 이온 배터리 생산에서 가장 가치 있는 원료이며 오늘날 이미 공급망 중단에 직면해 있습니다.
리튬 이온 배터리 생산에는 (1) 원자재 채굴, (2) 원자재 정제, (3) 배터리 자체 생산 및 제조의 세 가지 중요한 단계가 있습니다.이러한 각 단계에는 생산 과정에서 문제가 발생할 때까지 기다리기보다 계약 협상 중에 해결해야 하는 공급망 문제가 있습니다.
Ⅱ.배터리 산업 내 공급망 문제
가. 생산
중국은 현재 전 세계 리튬 이온 배터리 공급망을 장악하고 있으며 2021년에 세계 시장에 진입하는 모든 리튬 이온 배터리의 79%를 생산합니다.3 중국은 배터리 저장 및 전기 자동차를 위한 전 세계 리튬 정제의 61%와 가공의 100%를 추가로 통제합니다. 배터리 양극에 사용되는 천연 흑연.5 리튬 이온 배터리 산업 및 관련 희토류 원소에서 중국의 지배적 위치는 기업과 정부 모두에게 우려의 원인이 됩니다.
COVID-19, 우크라이나 전쟁 및 불가피한 지정학적 불안은 글로벌 공급망에 계속 영향을 미칠 것입니다.다른 산업과 마찬가지로 에너지 부문도 이러한 요인의 영향을 받았고 앞으로도 계속 그럴 것입니다.배터리 생산의 핵심 재료인 코발트, 리튬 및 니켈은 생산 및 가공이 지리적으로 집중되어 있고 노동 및 인권을 침해한다고 주장되는 관할 구역이 지배하기 때문에 공급망 위험에 노출되어 있습니다.추가 정보는 지정학적 위험 시대의 공급망 중단 관리에 대한 기사를 참조하십시오.
아르헨티나는 현재 세계 매장량의 21%를 차지하며 세계 매장량의 21%를 점유하고 있으며 2개의 광산만 운영하고 있기 때문에 전 세계 리튬 쟁탈전에도 앞장서고 있습니다.6 13개의 계획된 광산과 잠재적으로 작업 중인 수십 개의 광산으로 리튬 공급망에 더 많은 영향을 미칩니다.
유럽 국가들도 생산량을 늘리고 있으며 유럽 연합은 2025년까지 세계 생산 능력의 11%를 차지하여 세계에서 두 번째로 큰 리튬 이온 배터리 생산국이 될 예정입니다.7
최근의 노력에도 불구하고,8 미국은 희토류 금속의 채광 또는 정제 분야에서 큰 비중을 차지하지 않습니다.이 때문에 미국은 리튬 이온 배터리를 생산하기 위해 외국 자원에 크게 의존하고 있습니다.2021년 6월 미국 에너지부(DOE)는 대용량 배터리 공급망에 대한 검토를 발표하고 완전한 국내 배터리 공급망을 지원하기 위해 핵심 소재에 대한 국내 생산 및 처리 능력을 구축할 것을 권장했습니다.9 DOE는 다중 에너지 기술은 불안정하고 불안정한 해외 소스에 크게 의존하므로 배터리 산업의 국내 성장이 필요합니다.10 이에 대한 대응으로 DOE는 2022년 2월에 두 차례의 의향을 발표하여 2022년 2월 미국의 리튬 이온 배터리 생산 증대를 위해 29억 1000만 달러를 제공하기로 했습니다. 성장하는 에너지 부문.11 DOE는 배터리 재료, 재활용 시설 및 기타 제조 시설을 위한 정제 및 생산 공장에 자금을 지원할 계획입니다.
새로운 기술은 또한 리튬 이온 배터리 생산의 판도를 바꿀 것입니다.캘리포니아에 기반을 둔 신생 기업인 Lilac Solutions는 기존 방법보다 최대 2배 많은 리튬을12 회수할 수 있는 기술을 제공합니다.13 마찬가지로 Princeton NuEnergy는 오래된 배터리에서 새 배터리를 만드는 저렴하고 지속 가능한 방법을 개발한 또 다른 신생 기업입니다.14 이러한 유형의 새로운 기술은 공급망 병목 현상을 완화할 것이지만 리튬 이온 배터리 생산이 원자재 가용성에 크게 의존한다는 사실은 변하지 않습니다.결론은 세계의 기존 리튬 생산이 칠레, 호주, 아르헨티나 및 중국에 집중되어 있다는 것입니다.15 아래 그림 2에서 볼 수 있듯이, 해외 원료에 대한 의존은 향후 몇 년 동안 계속될 것입니다. 희토류 금속에 의존하지 않는 배터리 기술.
그림 2: 미래 리튬 생산 소스
나. 가격
별도의 기사에서 Foley의 Lauren Loew는 리튬 가격 상승이 2021년 이후 비용이 900% 이상 상승한 배터리 수요 증가를 반영하는 방법에 대해 논의했습니다.16 인플레이션이 사상 최고치를 유지하면서 이러한 가격 급등은 계속됩니다.인플레이션과 함께 리튬 이온 배터리의 가격 상승은 이미 전기 자동차 가격의 상승으로 이어졌습니다.인플레이션이 공급망에 미치는 영향에 대한 추가 정보는 인플레이션 문제: 기업이 공급망의 인플레이션을 해결하는 4가지 핵심 방법을 참조하십시오.
의사 결정권자는 인플레이션이 리튬 이온 배터리와 관련된 계약에 미치는 영향을 알고 싶어할 것입니다.“미국과 같이 잘 정립된 에너지 저장 시장에서 더 높은 비용으로 인해 일부 개발자는 오프테이커와 계약 가격을 재협상하려고 했습니다.이러한 재협상은 시간이 걸리고 프로젝트 시운전이 지연될 수 있습니다.”리서치 회사 BloombergNEF의 에너지 저장 담당자인 Helen Kou는 말합니다.17
다. 운송/인화성
리튬 이온 배터리는 미국 교통부 파이프라인 및 위험 물질 안전 관리국(PHMSA)의 미국 교통부(DOT) 위험 물질 규정에 따라 위험 물질로 규제됩니다.표준 배터리와 달리 대부분의 리튬 이온 배터리에는 가연성 물질이 포함되어 있으며 에너지 밀도가 매우 높습니다.결과적으로 리튬 이온 배터리는 단락, 물리적 손상, 부적절한 설계 또는 조립과 같은 특정 조건에서 과열되고 발화될 수 있습니다.리튬 전지 및 배터리 화재는 일단 점화되면 진압하기 어려울 수 있습니다.18 결과적으로 기업은 리튬 이온 배터리와 관련된 거래에 참여할 때 잠재적 위험을 인식하고 적절한 예방 조치를 평가해야 합니다.
현재까지 전기 자동차가 기존 차량에 비해 자연 발화에 더 취약한지 여부를 결정하는 결정적인 연구는 없습니다.19 연구에 따르면 전기 자동차는 점화 확률이 1.5%인 기존 연소 엔진에 비해 0.03%에 불과합니다. .20 고전압 배터리와 내연 기관이 장착된 하이브리드 차량은 3.4%로 차량 화재 가능성이 가장 높습니다.21
2022년 2월 16일, 독일에서 미국으로 거의 4,000대의 차량을 실은 화물선이 대서양에서 화재가 발생했습니다.22 거의 2주 후, 화물선은 대서양 한가운데에서 침몰했습니다.기존 차량과 전기 차량의 고장에 대한 공식 성명은 없지만 리튬 이온 배터리 차량은 화재를 진압하기 더 어렵게 만들었을 것입니다.
III.결론
세계가 청정 에너지로 이동함에 따라 공급망과 관련된 질문과 문제가 증가할 것입니다.이러한 질문은 계약을 실행하기 전에 가능한 한 빨리 해결되어야 합니다.귀하 또는 귀하의 회사가 리튬 이온 배터리가 재료 구성 요소인 거래에 관여하는 경우 원자재 소싱 및 가격 문제에 관한 협상 초기에 해결해야 하는 중요한 공급망 장애물이 있습니다.원자재의 제한된 가용성과 리튬 광산 개발과 관련된 복잡성을 고려하여 기업은 리튬 및 기타 중요한 구성 요소를 얻기 위한 대체 방법을 모색해야 합니다.리튬 이온 배터리에 의존하는 회사는 공급망 문제를 피하기 위해 경제적으로 실행 가능하고 배터리의 생존 가능성과 재활용 가능성을 극대화하는 기술을 평가하고 투자해야 합니다.또는 회사는 리튬에 대한 다년 계약을 체결할 수 있습니다.그러나 리튬 이온 배터리를 생산하는 데 희토류 금속에 대한 의존도가 높기 때문에 기업은 금속 소싱 및 지정학적 문제와 같이 광산 및 정제에 영향을 미칠 수 있는 기타 문제를 심각하게 고려해야 합니다.
게시 시간: 2022년 9월 24일