Miklar hækkanir á verði hráefna fyrir rafhlöður frá upphafi árs 2021 hafa valdið vangaveltum um annað hvort minnkun á eftirspurn eða tafir og leitt til þeirrar trúar að bílaframleiðendur gætu breytt vali sínu á rafknúnum ökutækjum.

Ódýrasta pakkningin hefur hefðbundið verið litíum-járn-fosfat, eðaLFP.Tesla hefur notað LFP fyrir kínversk-framleiddar grunngerðir sínar síðan 2021. Aðrir bílaframleiðendur eins og Volkswagen og Rivian tilkynntu einnig að þeir muni nota LFP í ódýrustu gerðum sínum.

Nikkel-kóbalt-mangan rafhlöður, eða NCM rafhlöður, eru annar valkostur. Þær þurfa svipað magn af litíum ogLFP, en það inniheldur kóbalt, sem er dýrt og framleiðsluferlið þess er umdeilt.

Verð á kóbaltmálmi hefur hækkað um 70% á árinu. Nikkel hefur upplifað óróa að undanförnu eftir lægð á LME vísitölunni. Þriggja mánaða nikkelverð er á bilinu $27.920-$28.580/tunn þann 10. maí.

Á sama tíma hefur verð á litíum hækkað um meira en 700% frá upphafi árs 2021, sem hefur leitt til mikillar hækkunar á verði rafhlöðupakka.
Samkvæmt S&P Global Market Intelligence hækkaði verð á kínverskum rafhlöðum um 580,7% í mars miðað við sama tímabil í fyrra, miðað við dollara á kílógramm, í næstum 36 Bandaríkjadali/kílóvattstund. NCM rafhlöður hækkuðu um 152,6% á sama tímabili í 73-78 Bandaríkjadali/kílóvattstund í febrúar.

„Leiðinlitíumhefur verið verðlagt síðustu 12 mánuði. Þetta er minni afsláttur en maður myndi búast við [á móti NCM] og þegar maður bætir við afköstum er þetta erfiðari ákvörðun en hún hefði verið. Maður gæti viljað gefa eftir afköst fyrir kostnað, en það er ekki mikið ódýrara nú til dags,“ sagði einn söluaðili kóbalthýdroxíðs.

„Það voru vissulega áhyggjur af því að kostnaður við LFP væri of mikill fyrir þann markaðshluta sem það miðar á, sem eru ódýrar rafhlöður,“ samþykkti heimildarmaður litíumframleiðanda.

„Það eru engir augljósir valkostir í stað nikkelríkra rafhlöðu (þær sem innihalda 8 hluta nikkel eða meira) til skamms og meðallangs tíma. Að snúa aftur til NMC-rafhlöður með lægra nikkelinnihaldi vekur upp áhyggjur af notkun kóbalts, en LFP-rafhlöður geta ekki enn náð fullum árangri og hafa einnig tiltölulega óhagstæða lághitaeiginleika samanborið við nikkelríkar rafhlöður,“ segir Alice Yu, yfirgreinandi hjá S&P Global Market Intelligence.

Þótt LFP-rafhlöðan sé kjörin efnasamsetning í Kína, er almennt gert ráð fyrir að NCM muni gegna stærra hlutverki á mörkuðum í Evrópusambandinu – þar sem neytendur kjósa bíla sem flytja þá þvert yfir landið eða heimsálfuna með sem fæstum hleðslum.

„Þegar við skoðum hönnun rafhlöðuverksmiðja þurfum við að skoða sveigjanleika. Eins og er ríkir verðjöfnuður á milli lágfreyðuefnis (LFP) og rafgeymis með níu lítra litrófi (NCM). Ef lágfreyðuefni verður miklu ódýrara aftur getum við kannski forgangsraðað framleiðslu, en eins og er ættum við að framleiða NCM vegna þess að það er úrvalsvara,“ sagði framleiðandi bílaiðnaðarins.

Annar bílaframleiðandi tók undir þessa athugasemd: „LFP-rafhlöður verða til í grunnbílum en ekki teknar upp í lúxusbílum.“

Takmarkandi þáttur

Framboð á litíum er enn áhyggjuefni fyrir rafknúna ökutæki og gæti komið í veg fyrir að fyrirtæki skipti auðveldlega yfir í litíumframleiðslu.

Rannsóknir frá S&P Global Commodity Insights sýna að ef allar litíumnámur í þróun verða teknar í notkun innan fyrirhugaðs tímaramma, með réttum forskriftum fyrir rafhlöðuefni, þá verður samt sem áður 220.000 tonna skortur fyrir árið 2030, að því gefnu að eftirspurnin nái 2 milljónum tonna í lok áratugarins.

Flestir vestrænir litíumframleiðendur hafa stærstan hluta framleiðslu sinnar bókaðan samkvæmt langtímasamningum og kínverskir framleiðsluaðilar hafa verið uppteknir við bæði staðgreiðslu- og langtímasamninga.

„Það eru nokkrar beiðnir [á staðnum] en við höfum ekkert efni tiltækt eins og er,“ sagði heimildarmaður litíumframleiðandans. „Við höfum aðeins magn tiltækt þegar viðskiptavinur lendir í vandræðum eða hættir við sendingu af einhverjum ástæðum, annars er allt bókað,“ bætti hann við.

Auknar áhyggjur af því að litíum og önnur rafhlöðumálmar séu orðinn takmarkandi þáttur í notkun rafknúinna ökutækja, hafa leitt til þess að bílaframleiðendur hafa í auknum mæli tekið þátt í uppstreymishluta greinarinnar.

General Motors mun fjárfesta í þróun litíumverkefnisins Hell's Kitchen hjá Controlled Thermal Resources í Kaliforníu. Stellantis, Volkswagen og Renault unnu með Vulcan Resources til að tryggja efni úr Zero Carbon verkefninu í Þýskalandi.

Natríumjónavalkostur

Í ljósi væntanlegs framboðsskorts á litíum, kóbalti og nikkel hefur rafhlöðuiðnaðurinn verið að kanna aðra valkosti. Natríumjónarafhlöður eru taldar einn efnilegasti kosturinn.

Natríumjón notar yfirleitt kolefni í anóðuna og efni úr flokki sem kallast prússneskur blár í bakskautinu. Samkvæmt Venkat Srinivasan, forstöðumanni bandarísku Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS), eru „nokkrar tegundir málma sem hægt er að nota í prússneskum bláum málmi og það er mismunandi eftir fyrirtækjum.“

Heimildir herma að stærsti kosturinn við natríumjónarafhlöður sé lægri framleiðslukostnaður. Vegna mikils natríums á jörðinni gætu þessar rafhlöður kostað næstum 3%-50% minna en litíumjónarafhlöður. Orkuþéttleikinn er sambærilegur við LFP.

Contemporary Amperex Technology (CATL), einn stærsti rafhlöðuframleiðandi Kína, kynnti í fyrra fyrstu kynslóð sína af natríumjónarafhlöðum, ásamt AB rafhlöðupakkalausn sinni, sem sýndi að fyrirtækið gat samþætt natríumjónarafhlöður og litíumjónarafhlöður í eina pakka. Framleiðsluferlið og búnaður natríumjónarafhlöðu er samhæfður núverandi litíumjónarafhlöðum, að sögn CATL.

En áður en natríumjón getur náð verulegum viðskiptalegum mæli þarf að taka á nokkrum áhyggjum.

Enn eru nokkrar úrbætur ófrágengnar á raflausninni og anóðuhliðinni.

Í samanburði við LFP-rafhlöður er natríumjón sterkari við afhleðslu en veikari við hleðslu.

Helsta takmarkandi þátturinn er að þetta er enn nokkur tími þar til það verður aðgengilegt á viðskiptastigi.

Á sama hátt hafa milljarða dollara verið fjárfestingar í litíumjónaframleiðslukeðjunni sem byggir á litíum- og nikkelríkum efnasamböndum.

„Við myndum vissulega skoða natríumjóna en við þurfum fyrst að einbeita okkur að þeirri tækni sem þegar er til staðar og koma verksmiðjunni í gagnið,“ sagði einn rafhlöðuframleiðandi.