زنجیره تامین باتری های لیتیومی (قسمت اول)

تغییر جهانی به سمت برق‌سازی و به‌ویژه خودروهای الکتریکی  (EVs)به منظر کاهش آلودگی های کربنی بخش حمل‌ونقل، فرصت سرمایه‌گذاری عظیمی در صنعت باتری را ایجاد می‌کند.

تخمین زده می شود که تا سال 2030 به سرمایه گذاری 20 میلیارد پوندی تنها در زنجیره تامین باتری بریتانیا نیاز است تا ظرفیت تولید برای پاسخگویی به تقاضا ، افزایش یابد. در حالی که بازیگران تثبیت شده زیادی در بخش خودرو وجود دارند، این سرمایه مورد نیاز فرصتی را برای سرمایه گذاران جدید فراهم می کند تا وارد این بخش شوند.

متخصصین مجموعه آی سی پارس در این مقاله و مقاله بعد، نگاهی اجمالی و جامع به زنجیره تامین باتری های لیتیومی پرداخته اند.

باتری EV چیست؟

باتری ها بخش مهمی از پیشرانه EV (خودروهای الکتریکی) را تشکیل می دهند که شامل مکانیسمی است که انرژی را از باتری وسیله نقلیه به محور آن منتقل می کند (یعنی چرخ های یک وسیله نقلیه را به حرکت در می آورد). برق توسط یک بسته باتری تامین می شود. بسته های باتری معمولا متشکل از ماژول های متعدد، که خود از سلول های متعدد – واحد اساسی در یک باتری تشکیل شده است، هستند. تعداد ماژول ها در بسته باتری به شکل و اندازه سلول ها بستگی دارد. روشی بسته بندی یک باتری که از ماژول ها و سلول ها ساخته می شود به عنوان فرمت آن شناخته می شود که می تواند به طور قابل توجهی بر خواص و عملکرد باتری تأثیر بگذارد.

تمام سلول ها حداقل از سه جزء تشکیل شده اند – آند منفی، کاتد مثبت و یک الکترولیت که به یون ها اجازه عبور بین آند و کاتد را می دهد.

چگونگی تامین انرژی موتور از طریق باتری در خودروهای الکتریکی

واکنش‌های شیمیایی در باتری شامل جریان یون‌های با بار مثبت (اتم‌هایی با کمبود الکترون) است که از آند به کاتد ادر محیط الکترولیت، حرکت می‌کنند و در طول مسیر الکترون‌ها را برای ایجاد جریان الکتریکی آزاد می‌کنند. جریان مستقیم (DC) باتری را ترک کرده و سپس باید قبل از ورود به موتور به جریان متناوب (AC) تبدیل شود. برای شارژ مجدد باتری، برعکس این ماجرا اتفاق می افتد – الکترون ها به باتری جریان می یابند و یون ها از کاتد به آند باز می گردند و انرژی پتانسیل الکتریکی که سلول بعداً می تواند آن را تخلیه کند، ایجاد می گردد. چرخه شارژ باعث تخریب اجزای سیستم می شود، بنابراین با گذشت زمان باتری عملکرد خود را از دست می دهد.

زنجیره تامین باتری چیست؟

زنجیره تامین باتری به شبکه‌ای از فرآیندهای به هم پیوسته اشاره دارد که برای تبدیل مواد خام به دستگاه‌هایی که برای تغذیه خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند، کار می‌کنند. زنجیره تامین را می توان به 3 بخش اصلی تقسیم کرد: بالادست، میان دست و پایین دست.

هر بخش را می توان به مراحل مختلفی تقسیم کرد:

این راهنما تنها بر زنجیره تامین باتری ها تمرکز دارد و بسیاری از فرآیندهای بعدی برای تولید خود خودرو و ادغام و مونتاژ باتری ها با خودرو را پوشش نمی دهد، اگرچه بین تولید باتری و ساخت خودرو همپوشانی وجود دارد.

زنجیره پیچیده تامین صنعت باتری

قیمت تمام شده یک خودرو الکتریکی تا حد زیادی توسط قیمت باتری تعیین می شود که گران ترین جزء یک وسیله نقلیه الکتریکی است و تا 50٪ از هزینه کل را تشکیل می دهد. در تولید باتری های لیتیوم یونی(LIB)، سهم عمده هزینه باتری را قیمت مواد تشکیل دهنده آن برعهده دارد. هر LIB از همان اجزای اصلی تشکیل شده است – جعبه باتری، الکترود مثبت (کاتد)، الکترود منفی (آند)، الکترولیت و جداکننده. ماده کاتد گران‌ترین جزء یک سلول باتری است که حدود 60 درصد از هزینه‌های مواد را به همراه مواد آند تشکیل می‌دهد. در حالی که آند به طور کلی از گرافیت طبیعی و مصنوعی ساخته شده است، ترکیب متفاوتی از اکسیدهای فلز لیتیوم را می توان برای کاتد اعمال کرد.

بسته به فناوری سلولی که برای ساخت سلول باتری مورد نیاز است، مواد خام مربوطه متفاوت است. در نتیجه، زنجیره های تامین مواد خام برای تولید سلول باتری متنوع است.