Poptávka po automobilových lithium-iontových (Li-ion) bateriích se v roce 65 zvýšila o přibližně 550 % na 2022 GWh, z přibližně 330 GWh v roce 2021, především v důsledku růstu prodeje elektrických osobních automobilů, přičemž nové registrace se v roce 55 zvýšily o 2022 %. vzhledem k roku 2021.
V Číně vzrostla poptávka po bateriích po vozidlech o více než 70 %, zatímco prodej elektromobilů vzrostl v roce 80 o 2022 % ve srovnání s rokem 2021, přičemž růst poptávky po bateriích mírně zmírnil rostoucí podíl PHEV. Poptávka po bateriích pro vozidla ve Spojených státech vzrostla přibližně o 80 %, přestože prodej elektromobilů se v roce 55 zvýšil pouze o přibližně 2022 %. Zatímco průměrná velikost baterie pro elektromobily na baterie ve Spojených státech vzrostla v roce 7 pouze o 2022 %, průměrná velikost baterie pro elektromobily zůstává asi o 40 % vyšší, než je celosvětový průměr, částečně díky vyššímu podílu vozů SUV na prodejích elektrických vozů v USA ve srovnání s ostatními hlavními trhy1 a také kvůli strategii výrobců nabízet delší jízdu na čistě elektrický pohon. rozsahy. Globální prodeje vozů BEV a PHEV převyšují prodeje hybridních elektrických vozidel (HEV), a jelikož jsou velikosti baterií BEV a PHEV větší, poptávka po bateriích se v důsledku toho dále zvyšuje.
Poptávka po bateriích pro elektromobily stále roste
Potřeba baterie podle režimu, 2016–2022
Poptávka po bateriích podle regionů, 2016–2022
Nárůst požadavků na baterie vede k poptávce po kritických materiálech. V roce 2022 poptávka po lithiu převýšila nabídku (stejně jako v roce 2021) navzdory 180% nárůstu produkce od roku 2017. V roce 2022 bylo asi 60 % lithia, 30 % kobaltu a 10 % poptávky po niklu po bateriích EV. Jen o pět let dříve, v roce 2017, se tyto podíly pohybovaly kolem 15 %, 10 % a 2 %. Jak již bylo vidět u lithia, těžba a zpracování těchto kritických minerálů se bude muset rychle zvýšit, aby se podpořila energetická transformace, a to nejen u elektromobilů, ale v širším měřítku, aby se udrželo tempo poptávky po technologiích čisté energie.2 Snížení potřeby pro kritické materiály budou také důležité pro udržitelnost, odolnost a bezpečnost dodavatelského řetězce. Pomoci může urychlení inovací, například prostřednictvím pokročilých technologií baterií vyžadujících menší množství kritických minerálů, stejně jako opatření na podporu zavádění modelů vozidel s optimalizovanou velikostí baterií a rozvoje recyklace baterií.
Celková nabídka a poptávka po kobaltu pro baterie podle odvětví, 2016-2022
Celková nabídka a poptávka po lithiu pro baterie podle odvětví, 2016-2022
Celková nabídka a poptávka po niklu pro baterie podle odvětví, 2016-2022
V roce 2022 zůstal dominantní chemii baterií lithium nikl-manganový oxid kobaltnatý (NMC) s podílem na trhu 60 %, následovaný fosforečnanem lithným a železným (LFP) s podílem těsně pod 30 % a nikl-kobalt-hlinitým oxidem (NCA) s podíl asi 8 %.
Katodová chemie s fosforečnanem lithným (LFP) dosáhla nejvyššího podílu v posledním desetiletí. Tento trend je tažen především preferencemi čínských OEM výrobců. Přibližně 95 % baterií LFP pro elektrické LDV šlo do vozidel vyrobených v Číně a samotný BYD představuje 50 % poptávky. Tesla představovala 15 % a podíl LFP baterií používaných Teslou se zvýšil z 20 % v roce 2021 na 30 % v roce 2022. Přibližně 85 % vozů s bateriemi LFP vyrobených společností Tesla bylo vyrobeno v Číně, zbytek byl vyroben v Spojené státy s buňkami dovezenými z Číny. Celkově byla v roce 3 ve Spojených státech vyrobena pouze asi 2022 % elektromobilů s LFP bateriemi.
Baterie LFP kontrastují s jinými chemikáliemi v jejich použití železa a fosforu spíše než niklu, manganu a kobaltu, které se nacházejí v bateriích NCA a NMC. Nevýhodou LFP je, že hustota energie má tendenci být nižší než u NMC. LFP baterie obsahují také fosfor, který se používá při výrobě potravin. Pokud by všechny dnešní baterie byly LFP, představovaly by téměř 1 % současné spotřeby fosforu v zemědělství, což naznačuje, že v budoucnu mohou nastat protichůdné požadavky na fosfor, protože poptávka po bateriích se zvyšuje.
Nové alternativy ke konvenčnímu lithium-iontovému jsou na vzestupu
Kapacita elektrické LDV baterie podle chemie, 2018-2022
Pokud jde o anody, řada chemických změn má potenciál zlepšit hustotu energie (watthodina na kilogram nebo Wh/kg). Například křemík lze použít k nahrazení veškerého nebo části grafitu v anodě, aby byla lehčí a tím se zvýšila hustota energie. Silikonem dopovaný grafit již vstoupil na trh před několika lety a nyní přibližně 30 % anod obsahuje křemík. Další možností jsou inovativní lithiové kovové anody, které by mohly poskytnout ještě větší hustotu energie, až budou komerčně dostupné.
Obsah materiálu v různých anodě a katodách
V posledních letech se objevují alternativy k Li-ion bateriím, zejména sodík-iontové (Na-ion). Tato chemie baterií má dvojí výhodu v tom, že se spoléhá na levnější materiály než Li-ion, což vede k levnějším bateriím, a zcela se vyhne potřebě kritických minerálů. V současnosti je to jediná životaschopná chemie, která neobsahuje lithium. Odhaduje se, že na-iontová baterie vyvinutá čínským CATL stojí o 30 % méně než baterie LFP. Naopak Na-ion baterie nemají stejnou energetickou hustotu jako jejich Li-ion protějšek (respektive 75 až 160 Wh/kg oproti 120 až 260 Wh/kg). To by mohlo učinit Na-ion relevantní pro městská vozidla s nižším dojezdem nebo pro stacionární skladování, ale nasazení v místech, kde spotřebitelé upřednostňují autonomii maximálního dojezdu, nebo kde je nabíjení méně dostupné, by mohlo být náročnější. V současnosti je v provozu téměř 30 závodů na výrobu Na-ionových baterií, plánovaných nebo ve výstavbě, s kombinovanou kapacitou přes 100 GWh, téměř všechny v Číně. Pro srovnání, současná výrobní kapacita Li-ion baterií se pohybuje kolem 1 500 GWh.
Několik výrobců automobilů již ohlásilo elektromobily Na-ion, jako je Seagull od BYD, který má ohlášený dojezd 300 km a prodává se za 11 600 USD (s možnými slevami snižujícími cenu na 9 500 USD), a Sehol EX10, vyráběný společným podnikem VW-JAC, s dojezdem 250 km. I když tyto první modely budou pravděpodobně o něco dražší než nejlevnější malé modely BEV v Číně – jako je Wuling Mini BEV, prodávaný za pouhých 5 000 až 6 500 USD – jsou stále levnější než ekvivalentní varianty s podobným dojezdem. . Pro srovnání, dojezd Wuling Mini BEV je 170 km, ale Dolphin BEV od BYD, druhé nejprodávanější malé BEV v Číně v roce 2022, s podobným dojezdem jako ohlášené vozy Na-ion, může stát více než 15 000 USD. BYD plánuje postupně integrovat na-iontové baterie do všech svých modelů pod 29 000 USD, protože výroba baterií narůstá. Tato oznámení naznačují, že elektrická vozidla poháněná Na-ion budou k dispozici k prodeji a budou poprvé řízeny v letech 2023–2024, čímž se technologie posouvá na úroveň připravenosti (TRL3) 8–9, mezi prvními z nich. druh komerčního a komerčního provozu v příslušném prostředí. V roce 2022 byl hodnocen na TRL 6 (úplný prototyp v měřítku) v IEA Clean Technology Guide, ve srovnání s pouze TRL 3-4 (malé prototypy) v hodnocení z roku 2021, což zdůrazňuje rychlý technologický pokrok.
Proměnlivost ceny a dostupnosti kritických minerálů může také vysvětlit některé z vývoje v chemii baterií za posledních několik let. Chemie NMC využívající stejný poměr niklu, manganu a kobaltu (NMC333 nebo NMC111) byly populární až do roku 2015. Od té doby zvýšení cen kobaltu a obavy ovlivňující veřejnou akceptaci těžby kobaltu přispěly k posunu směrem k nižším poměrům kobaltu, jako je např. NMC622, a pak NMC811, které jsou však náročnější na výrobu. V roce 2022 se cena niklu zvýšila a dosáhla vrcholu dvakrát vyššího, než je průměr let 2015-2020. To vytvořilo pobídky k používání chemických látek, které jsou méně závislé na niklu, jako je LFP, navzdory jejich nižší energetické hustotě.
Ceny uhličitanu lithného také v posledních dvou letech neustále rostou. V roce 2021 se ceny znásobily čtyř až pětinásobně a pokračovaly v růstu po celý rok 2022, přičemž mezi 1. lednem 2022 a 1. lednem 2023 se téměř zdvojnásobily. Na začátku roku 2023 byly ceny lithia šestkrát nad svým průměrem v období 2015–2020 . Na rozdíl od niklu a lithia jsou ceny manganu relativně stabilní. Jedním z důvodů zvýšení cen lithia, niklu a kobaltu byla nedostatečná nabídka ve srovnání s poptávkou v roce 2021. Přestože nabídka niklu a kobaltu v roce 2022 převýšila poptávku, u lithia tomu tak nebylo, což způsobilo, že jeho cena oproti roku 2023 výrazněji vzrostla. rok. Mezi lednem a březnem 20 klesly ceny lithia o 2022 % a vrátily se na úroveň z konce roku 40. K tomuto trendu přispěla kombinace očekávaného XNUMX% nárůstu nabídky a pomalejšího růstu poptávky, zejména po EV v Číně. Tento pokles – pokud bude trvalý – by se mohl promítnout do nižších cen baterií.
Kromě těchto materiálů globální ceny komodit v posledních několika letech prudce vzrostly v důsledku přerušení dodávek v důsledku pandemie Covid-19, rostoucí poptávky, jak se globální ekonomika začala zotavovat, a ruské invaze na Ukrajinu v únoru 2022, mimo jiné faktory.
