2023 - Die Lieferketten der Elektroauto-Batterien

WIKI BATTERY - BATTERIEN & ENERGIESPEICHER

David Vonlanthen, PhD

David Vonlanthen, PhD

Editor und Kommentar

Die Lieferketten der Elektroauto-Batterien

Was ist eine Lieferkette?

Eine Lieferkette ist ein komplexes logistisches System, das aus Anlagen besteht, in denen Rohstoffe in Fertigprodukte umgewandelt werden, die später an die Endverbraucher vertrieben werden. Das Lieferkettenmanagement befasst sich indessen mit dem Warenfluss innerhalb der Lieferkette auf möglichst effiziente Weise.

Lieferkettern-Supply-Chains-Lithium-Ionen-Batterien

Gebrauchte Produkte an jedem Punkt rezyklieren

In ausgeklügelten Lieferkettensystemen können gebrauchte Produkte an jedem Punkt, an dem ein Restwert recycelbar ist, wieder in die Lieferkette eintreten. Lieferketten sind ein Bindeglied zwischen Wertschöpfungsketten. Die Lieferanten in einer Lieferkette werden häufig nach «Stufen» geordnet, wobei die Lieferanten der ersten Stufe direkt an den Kunden liefern, die Lieferanten der zweiten Stufe an die erste Stufe usw.

Topthema - Lieferkette der Batterien

Lieferketten von Batterien sind und werden immer wichtiger. Die Batterien machen in der Regel 30 bis 40 % des Wertes eines Elektrofahrzeugs aus. Elektrofahrzeugs (EV) aus, und der Wettlauf zum Nulltarif wird das Augenmerk auf die Versorgungssicherheit mit den für die Herstellung der Batterien benötigten Mineralien und Herstellung der Batterien.

Der Absatz von Elektroautos (und Batterien) bricht anhaltend Rekorde

Nur wenige Bereiche in der Welt der sauberen Energie sind so dynamisch wie die EV Märkte. Im Jahr 2021 brach der Absatz von Elektroautos neue Rekorde, mit fast 10 % der der weltweiten Autoverkäufe sind Elektroautos, das ist das Vierfache ihres Marktanteils im Jahr 2019. Die öffentlichen und privaten Ausgaben für E-Fahrzeuge haben sich im Vergleich zu 2020 verdoppelt.

Die heutigen (2023) Lieferketten für Batterien und Mineralien liegen in China

Die heutigen (2023) Lieferketten für Lithium-Ionen Batterien und Batterie-Mineralien liegen hauptsächlich in China.

China produziert drei Viertel aller Lithium-Ionen-Batterien und verfügt über 70 % der Produktionskapazität für Kathoden und 85 % für Anoden (beides sind Schlüsselkomponenten von Batterien). Mehr als die Hälfte der Lithium-, Kobalt- und Graphitverarbeitungs- und Raffineriekapazitäten befinden sich in China.

Europa ist für mehr als ein Viertel der weltweiten EV-Montage in der Lieferkette beteiligt, abgesehen von der Kobaltverarbeitung mit 20 %. Die Vereinigten Staaten spielen eine noch geringere Rolle in der globalen EV Batterie-Lieferkette, mit nur 10 % der EV-Produktion und 7 % der Batterieproduktionskapazität.

Die Welt ist auch von Koreas und Japans Lieferketten abhängig

Korea und Japan haben erhebliche Anteile an der Lieferkette, die der Rohstoffverarbeitung nachgelagert ist, insbesondere bei der hochtechnischen Produktion von Kathoden- und Anodenmaterial.

 Auf Korea entfallen 15 % der weltweiten Produktionskapazität für Kathodenmaterial Kathodenmaterials verantwortlich, während auf Japan 14 % der Kathoden– und 11 % der Anodenmaterialproduktion. Koreanische und japanische Unternehmen sind auch an der Produktion anderer Batteriekomponenten beteiligt wie etwa Separatoren.

Die meisten Mineralien werden in rohstoffreichen Ländern wie Australien, Chile und der Demokratischen Republik Kongo abgebaut und von einigen wenigen grossen Unternehmen geliefert. 

Die Regierungen in Europa und den Vereinigten Staaten USA haben kühne Initiativen des öffentlichen Sektors zur Entwicklung inländischer Batterie Lieferketten aufgegleist, aber der grösste Teil der Lieferkette für EV-Batterien wird voraussichtlich bis 2030 in China bleiben. Zum Beispiel entfallen 71 % der für den Zeitraum bis 2030 angekündigten Batterieproduktionskapazitäten in China.

Die Welt ist auch von Koreas und Japans Lieferketten abhängig

Der rapide Anstieg der EV-Verkäufe während der Pandemie hat die Belastbarkeit der Batterielieferketten, und der russische Krieg in der Ukraine hat, hat die Lage weiter verschärft, da die Preise für Rohstoffe wie Kobalt, Lithium und Nickel in die Höhe schossen.

Im Mai 2022 waren die Lithiumpreise mehr als siebenmal so hoch wie Anfang 2021, was auf die beispiellose Nachfrage nach Batterien und das Fehlen ausreichender Investitionen in neue Lieferkapazitäten. Inzwischen liefert Russland 20 % des weltweiten hochreinen Nickels. Die durchschnittlichen Batteriepreise fielen um 6 % auf 132 USD pro Kilowattstunde im Jahr 2021, ein langsamerer Rückgang als der 13%ige Rückgang im Jahr zuvor. Wenn die Metallpreise 2022 so hoch bleiben wie im ersten Quartal

Quartal, würden die Batteriepacks 15 % teurer werden als als im Jahr 2021, wenn alle anderen Faktoren gleich bleiben. Allerdings bleibt die relative Wettbewerbsfähigkeit von E-Fahrzeugen bleibt jedoch angesichts des aktuellen Ölpreisumfelds unberührt.

Lieferkettern-Lithium-Ionen-Batterien

Kritischen Batterie-Materialien

Der Druck auf die Versorgung mit kritischen Materialien wird weiter zunehmen, da die Elektrifizierung des Strassenverkehrs weiter voranschreitet, um die Netto-Null-Absichten zu erreichen.

Die Nachfrage nach EV-Batterien wird von heute rund 340 GWh, bis 2030 auf über 3500 GWh im Szenario der angekündigten Zusagen. Auch die Zellkomponenten und ihr Angebot werden um den gleichen Betrag steigen müssen.

Kurzfristig sind zusätzliche Investitionen erforderlich, insbesondere im Bergbau, wo die Vorlaufzeiten viel länger sind als  für andere Teile der Lieferkette – in einigen Fällen dauert es mehr als mehr als ein Jahrzehnt von den ersten Machbarkeitsstudien bis zur Produktion und dann mehrere weitere Jahre, um die nominale Produktionskapazität zu erreichen.

Prognostizierte Mineralienangebot bis Ende der 2020er Jahre entspricht der Nachfrage nach für EV-Batterien im Szenario der festgelegten Politik (STEPS). Aber das Versorgung mit einigen Mineralien wie Lithium müsste bis 2030 um bis zu bis 2030 um ein Drittel steigen, um die Zusagen und Ankündigungen für EV Batterien in der APS zu erfüllen. 

Zum Beispiel ist die Nachfrage nach Lithium – dem Rohstoff mit der grössten prognostizierten Lücke zwischen Angebot und Nachfrage – wird in der APS bis 2030 um das Sechsfache auf 500 Kilotonnen ansteigen, was das Äquivalent von 50 neuen Minen durchschnittlicher Grösse erfordert.

Recycling, Neue und Alternative Kathodenmaterialen können Abhilfe schaffen

Es gibt noch andere Variablen, die die Nachfrage nach Mineralien beeinflussen. Wenn die derzeitigen hohen Rohstoffpreise anhalten, könnten sich die Kathodentypen auf weniger Mineralstoffintensive Varianten verlagern. Zum Beispiel benötigt die Lithium-Eisen phosphat-Kathodenchemie (LFP) weder Nickel noch Kobalt, hat aber eine geringere Energiedichte und ist daher besser für Fahrzeuge mit kürzerer Reichweite geeignet.

Der Anteil der LFP-Batterien am weltweiten EV hat sich seit 2020 mehr als verdoppelt, was auf die hohen Mineralienpreise Mineralienpreisen und technologischer Innovation vorwiegend durch die zunehmende in China angetrieben.

Innovationen in Chemie, und Materialien werden ausschlaggebend sein

Innovationen bei neuen chemischen Verfahren, wie manganhaltige Kathoden oder sogar Natrium-Ionen, könnten den Druck auf den Bergbau verringern. Auch das Recycling kann die Nachfrage nach Mineralien verringern. Obwohl die Auswirkungen zwischen heute und 2030 wahrscheinlich gering sein werden, ist der Beitrag des Recyclings zur Dämpfung der Mineralien-Nachfrage nach 2030 entscheidend. 

Unter Szenario «Netto-Null-Emissionen bis 2050″ (NZE) steigt die Nachfrage noch schneller, was zusätzliche nachfrageseitige Massnahmen und technologische Innovation. Die heutige Vorliebe von Unternehmen und Verbrauchern für grosse Automodelle wie Sport Utility Vehicles (SUVs), die die Hälfte aller weltweit verfügbaren Elektromodelle ausmachen und grössere Batterien benötigen, um die gleichen Entfernungen zurückzulegen, übt zusätzlichen Druck aus.

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Batterie- und Material-Lieferketten werden für den Erfolg der Elektromobilität bestimmen

Die Elektrifizierung des Strassenverkehrs erfordert eine breite Palette von Rohstoffen. Alle Stufen der Versorgungskette müssen optimiert sein, aber Gewinnung und Verarbeitung aufgrund der langen Vorlaufzeiten besonders kritisch. 

Die Regierungen müssen private Investitionen in den nachhaltigen Bergbau ankurbeln und für klare und schnelle Genehmigungs-verfahren sorgen, um potenzielle Versorgungsengpässe zu vermeiden. Innovation und alternative chemische Verfahren, die geringeren Mengen an kritischen Mineralien benötigen, sowie ein umfassendes Batterierecycling können den Nachfragedrucks und zur Vermeidung von Engpässen.

Einführung kleinerer Autos

Anreize für die Batterie «und die Einführung kleinerer Autos können ebenfalls die Nachfrage nach kritischen Metallen senken. Die Regierungen sollten die Zusammenarbeit zwischen Erzeuger- und Verbraucherländern verstärken, um Investitionen zu erleichtern, ökologisch und sozial nachhaltige Praktiken zu fördern und den Wissensaustausch zu fördern. Die Regierungen sollten die Rückverfolgbarkeit der wichtigsten EV Komponenten sicherstellen und die Fortschritte bei der Umsetzung ehrgeiziger sozialen Entwicklungsziele in jeder Phase der Batterie- und EV-Lieferketten.

Referenzen

  1. Ghiani, Gianpaolo; Laporte, Gilbert; Musmanno, Roberto (2004). Introduction to Logistics Systems Planning and Control. John Wiley & Sons. p. 3-4. ISBN 9780470849170.
  2. Kozlenkova, Irina; et al. (2015). «The Role of Marketing Channels in Supply Chain Management». Journal of Retailing. 91(4): 586–609. doi:10.1016/j.jretai.2015.03.003.
  3. Nagurney, Anna (2006). Supply Chain Network Economics: Dynamics of Prices, Flows, and Profits. Cheltenham, UK: Edward Elgar. ISBN 978-1-84542-916-4.
  4. Auszüge aus Global Supply Chains of EV Batteries, (2022), IEA Publications, Retrieved January 2023, wurden ins Deutsch übersetzt und editiert.
  5. EV battery production faces supply chain, geopolitical headwinds – report, Reuter, 2022
  6. https://de.wikipedia.org/wiki/Lieferkette#Allgemeines
  7. https://www.mecalux.de/blog/was-ist-supply-chain

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