Причем тут литий? Как Запад пытается выдавить Китай из критической для себя программы
Начало XXI века охарактеризовалось не только сменой глобальной повестки, повсеместным распространением и продавливанием Западом зеленых технологий, но и всё возрастающим противостоянием некоего глобального Запада во главе с США и Китая. Если ранее КНР с удовольствием выполняла роль фабрики для развитого Запада, который с огромным удовольствием перемещал свои промышленные предприятия за океан, поближе к дешевой рабочей силе, то теперь маятник качнулся в другую сторону.
Одним из сегментов, в котором Запад уже не хочет видеть Китай, является производство аккумуляторных батарей. ИА Красная Весна публикует перевод статьи «Создание батарей для электромобилей минус Китай» международного новостного онлайн-журнала The Diplomat.
Глобальный переход к зеленым технологиям резко увеличил спрос на литий. Этот критически важный металл, распространенный, но неравномерно распределенный, необходим для хранения энергии и электрификации транспорта. По данным Международного энергетического агентства, к 2040 году спрос на литий может по отношению к спросу 2020 года вырасти в 42 раза.
Литий-ионные аккумуляторы используются для питания электромобилей и хранения возобновляемой энергии — энергии ветра и солнца. В 2023 году спрос на аккумуляторы превысил 750 ГВт-ч, что на 40% больше, чем в 2022 году. Благодаря высокой энергоемкости, длительному сроку службы и отличным разрядным показателям эти аккумуляторы стали критически важными в области хранения энергии и электротранспорта.
К 2040 году более двух третей пассажирских транспортных средств будут электрическими. Литий-ионные аккумуляторы также имеют решающее значение для систем хранения энергии в сетях, обеспечивая надежность сетей за счет балансировки входов и выходов энергии.
Их эффективность и малый вес также делают их жизненно важными для портативной электроники, такой как смартфоны — только в 2022 году во всем мире было продано около 1,39 миллиарда смартфонов, в основном работающих на литий-ионных аккумуляторах.
Однако несоответствие спроса и предложения, особенно в отношении компонентов, используемых для производства этих аккумуляторов, создает ряд проблем для этих экспоненциально растущих рынков.
Основные рынки электромобилей и, следовательно, литий-ионных аккумуляторов включают США, Европу и Китай. Индия является одним из крупнейших импортеров литий-ионных аккумуляторов, и размер ее рынка литий-ионных аккумуляторов оценивается в 4,71 млрд долларов (480 млрд руб.) в 2024 году. К 2029 году ожидается, что он достигнет 13,11 млрд долларов (1,35 трлн руб.).
Проблема заключается в огромной зависимости от Китая в вопросах переработки и производства литиевых и литий-ионных аккумуляторов, что представляет собой серьезную проблему для достижения целей устойчивого развития ряда стран.
Проблемы в цепочке поставок лития
Производство литий-ионных аккумуляторов зависит от сложной глобальной цепочки поставок. Она начинается с добычи полезных ископаемых горнодобывающими компаниями и их переработки на месте для получения сырья для аккумуляторов. Сырье обычно содержит литий, кобальт, марганец, никель и графит.
Производители покупают это сырье и используют его для производства катодных и анодных активных материалов для аккумуляторов. Эти активные материалы затем покупаются трейдерами и продаются фирмам, которые производят аккумуляторные элементы.
Производители аккумуляторов собирают аккумуляторные элементы в модули, а затем упаковывают и продают их покупателям, например, автопроизводителям, которые устанавливают готовые аккумуляторы в электромобили.
Проблема начинается с доступности основного сырья — лития, его переработки и очистки, и, наконец, производства активных материалов. Почти 80% известных месторождений лития находятся в четырех странах — южноамериканском литиевом треугольнике Аргентины, Боливии и Чили, и Австралии. Однако на рынке доминирует Китай — страна со скудными собственными запасами.
Несмотря на то, что Китай владеет менее чем 7% запасов [этого металла], он является крупнейшим в мире импортером, переработчиком и потребителем лития. 60% мировой литиевой продукции и 75% всех литий-ионных аккумуляторов производятся в Китае. Это в первую очередь подпитывает китайский рынок электромобилей, который составляет 60% от общего мирового рынка.
Хотя США, Европа и Индия начали производить литий-ионные аккумуляторные батареи, производство наиболее важных компонентов цепочки создания стоимости литий-ионных батарей — катодных и анодных активных материалов — по-прежнему сосредоточено в Китае. В зависимости от химии литий-ионных ячеек катодный активный материал будет составлять 35–55% ячейки, а анодный активный материал — 14–20%. Странам, стремящимся нарастить поставки литий-ионных батарей, необходимо сосредоточиться на производстве этих компонентов.
Сегодня Китай представляет почти 90% мировых производственных мощностей катодных активных материалов и более 97% производственных мощностей анодных активных материалов. Оставшиеся пробелы в производственных мощностях заполняются Южной Кореей и Японией.
В настоящее время ведутся работы по созданию более устойчивой, экономически эффективной и энергоемкой химии литий-ионного элемента. Например, есть элемент батареи NMC, в котором активный материал катода изготовлен из комбинации никеля, марганца и кобальта. Никель увеличивает плотность энергии, а марганец и кобальт используются для улучшения термической стабильности и безопасности. Затем есть элемент NCA, или элемент из оксида алюминия и никеля-кобальта, в котором марганец заменен алюминием для повышения стабильности. Одной из наиболее востребованных технологий химии элементов является оксид лития-кобальта. Благодаря своей высокой удельной энергии и длительному времени работы он считается идеальным для смартфонов, планшетов, ноутбуков и камер.
Однако звездой ячеичной химии является LFP — литий-железо-фосфатный аккумулятор. Благодаря своей термостойкости аккумуляторы LFP более безопасны и имеют более длительный срок службы, особенно подходят для автономных солнечных систем и электромобилей. Они также хорошо работают в условиях высоких температур и являются экологически чистыми из-за отсутствия кобальта.
Сегодня LFP перешел от незначительной доли в производстве аккумуляторов к восходящей звезде аккумуляторной промышленности. Аккумуляторные элементы LFP обеспечивают более 40% спроса на электромобили во всем мире в 2023 году. Это более чем вдвое превышает его долю, зафиксированную в 2020 году.
Также ведутся работы по увеличению содержания марганца как в NMC, так и в LFP. Это делается для повышения плотности энергии при сохранении низкой стоимости для батарей LFP и снижения стоимости при сохранении высокой плотности энергии для ячеек NMC.
Наращивание внутреннего производства
Альтернативой для экономически эффективного хранения энергии и снижения зависимости от критических минералов — таких как литий — являются натрий-ионные батареи. Хотя эти батареи все еще требуют некоторых критических минералов, таких как никель и марганец, они снижают зависимость от лития. Натрий-ионные батареи, как и LFP, также изначально были разработаны в Соединенных Штатах и Европе.
Но Китай и здесь вышел в лидеры — его производственные мощности оцениваются примерно в десять раз выше, чем у остального мира вместе взятого.
Цены на сырье играют важную роль в замене литиевых аккумуляторов натрий-ионными; в настоящее время цены низкие, что препятствует инвестициям и задерживает планы расширения.
Затем возникают узкие места в цепочке поставок, например, в отношении высококачественных катодных и анодных материалов, необходимых для производства натрий-ионных аккумуляторов. Пока эти проблемы не будут решены, странам придется наращивать внутренние мощности для увеличения объема производства литий-ионных аккумуляторов.
Несколько компаний в Индии начали свои производственные проекты при поддержке правительства, и многие другие планируют сделать это. Однако успех этих и других компаний по всему миру будет зависеть от локализации компонентов цепочки создания стоимости литий-ионных аккумуляторов — таких, как активные материалы катода и анода, сепаратор и электролиты.
Сепараторы работают путем разделения активных материалов анода и катода для предотвращения короткого замыкания; они также вносят вклад в общую работу ячейки, включая ее термическую стабильность и безопасность.
Несколько индийских компаний сейчас готовятся производить литий-ионные катодные и анодные активные материалы, а также сепараторы для внутренней и глобальной цепочки поставок литий-ионных аккумуляторов. Они также разработали технологию производства активного сырья для натрий-ионных и алюминиевых аккумуляторов.
Подобные инновации будут иметь решающее значение для целей энергетического перехода таких стран, как Индия, которые в настоящее время сильно зависят от импорта сырья для аккумуляторов.
