ตลาดอุตสาหกรรมทรัพยากรลิเธียมและสถานการณ์ปัจจุบัน

จากการวิจัยที่เกี่ยวข้อง ปริมาณสำรองลิเธียมทั่วโลกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในปัจจุบันเทียบเท่ากับลิเธียมคาร์บอเนตเทียบเท่า (LCE) ประมาณ 85.51 ล้านตัน เมื่อพิจารณาจากชุดแบตเตอรี่ลิเธียมที่ขนส่งโดยรถยนต์ไฟฟ้าแต่ละคันขนาด 80 kWh ยานพาหนะแต่ละคันใช้ลิเธียมคาร์บอเนตประมาณ 48 กิโลกรัม ปริมาณสำรองลิเธียมที่มีอยู่ทั่วโลกสามารถตอบสนองความต้องการของรถยนต์ไฟฟ้าได้ประมาณ 1.78 พันล้านคัน

การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถแยกออกจากทรัพยากรลิเธียมได้ บทความนี้จะแนะนำสถานการณ์ตลาดปัจจุบันของอุตสาหกรรมทรัพยากรลิเธียม ประเทศหลักที่เข้าร่วมการแข่งขันทรัพยากรแร่ลิเธียม ผลกระทบของเวลาที่แบตเตอรี่เสื่อมสภาพและอุณหภูมิที่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพแบตเตอรี่ และผลกระทบของการต่อสู้เพื่อแร่ลิเธียมต่อเปลี่ยนแปลงรูปแบบอุตสาหกรรมทั่วโลก

สถานะปัจจุบันของอุตสาหกรรมทรัพยากรลิเธียม

ห่วงโซ่อุตสาหกรรมการพัฒนาทรัพยากรลิเธียม

ทรัพยากรลิเธียมอยู่ที่ต้นน้ำที่สุดของห่วงโซ่อุตสาหกรรมและมีวงจรการค้าที่ยาวนาน ในปัจจุบัน เมื่อเผชิญกับความต้องการของตลาดผู้บริโภคขั้นปลายขนาดใหญ่ การจัดหาทรัพยากรในระยะสั้นจึงเป็นเรื่องยาก

การสำรองและการแจกจ่ายทรัพยากรลิเธียมทั่วโลก

ปริมาณสำรองและการกระจายทรัพยากรลิเธียมทั่วโลก ลิเธียมมีอยู่ตามธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ในสองประเภท ประเภทแรกอยู่ในหินและแร่ธาตุในรูปของแร่ที่มีลิเธียม เช่น สปอดูมีน เลปิโดไลต์ และลิเธียมเฟลด์สปาร์ ส่วนอีกประเภทอยู่ในรูปของลิเธียมไอออน ในน้ำเกลือทะเลสาบน้ำเกลือ น้ำเกลือใต้ดิน และน้ำทะเล

ขณะนี้มีกระบวนการหลักสามกระบวนการในการได้รับทรัพยากรลิเธียม: การสกัดลิเธียมจากสปอดูมีน การสกัดลิเธียมจากเลปิโดไลต์ และน้ำเกลือ (การสกัดลิเธียมจากทะเลสาบเกลือ) ทรัพยากรลิเธียมที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของโลกอยู่ที่ประมาณ 85.51 ล้านตันโลหะ ซึ่งกระจุกตัวอยู่ในอเมริกาใต้ สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และสถานที่อื่นๆ น้ำเกลือในลุ่มน้ำแบบปิดถือเป็นสัดส่วนหลักของทรัพยากรลิเธียมทั่วโลก

ทะเลสาบน้ำเค็มมีสัดส่วนทรัพยากรลิเธียมที่ใหญ่ที่สุดของจีน คิดเป็นประมาณ 82% การสกัดลิเธียมจากทะเลสาบน้ำเค็มถือเป็นทิศทางที่สำคัญมากสำหรับการพัฒนาทรัพยากรลิเธียมของจีนในอนาคต

แนวโน้มราคาผลิตภัณฑ์ลิเธียม

ความต้องการแบตเตอรี่พลังงานยังคงเพิ่มขึ้น แต่โลกกำลังเผชิญกับการขาดแคลนวัตถุดิบแบตเตอรี่ลิเธียม ในด้านหนึ่ง ทรัพยากรการขุดทั่วโลกบางแห่ง เช่น เหมืองลิเธียม เหมืองโคบอลต์ และเหมืองนิกเกิล ประสบปัญหาการระงับการผลิต การล้มละลาย และการควบรวมกิจการในปี 2020 กำลังการผลิตลดลง และมีปัจจัยที่ไม่แน่นอนในด้านอุปทาน ซึ่งนำไปสู่ภาวะตึงตัว

ในทางกลับกัน เนื่องจากผลกระทบของการแพร่ระบาดของไวรัสโควิด-19 ส่งผลให้แผนขยายการผลิตของบริษัทที่เกี่ยวข้องต้องถูกระงับหรือเลื่อนออกไป ขณะเดียวกัน เนื่องจากกำลังการผลิตผลิตภัณฑ์เคมีภัณฑ์ เช่น อิเล็กโทรไลต์ไม่เพียงพอ ส่งผลให้มี ยังขาดแคลนวัตถุดิบอีก

เนื่องจากความต้องการขั้นปลายน้ำสูงและอุปสงค์และอุปทานในห่วงโซ่อุตสาหกรรมไม่ตรงกัน ราคาของลิเธียมคาร์บอเนต (ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) และลิเธียมไฮดรอกไซด์ (ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค) ได้รับการผลักดันขึ้นทีละขั้น ขั้นตอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับลิเธียมคาร์บอเนต แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตได้แซงหน้าแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคอีกครั้งในแง่ของผลผลิตและการโหลดยานพาหนะในปีนี้ และราคาที่เพิ่มขึ้นของลิเธียมคาร์บอเนตก็สูงกว่าลิเธียมไฮดรอกไซด์เช่นกัน

การคาดการณ์ความต้องการทรัพยากรลิเธียมในอนาคต

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของยานพาหนะไฟฟ้าไม่เพียงเปลี่ยนโครงสร้างการใช้ทรัพยากรลิเธียม แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนความต้องการทรัพยากรลิเธียม ในเวลาเดียวกัน การได้รับประโยชน์จากการปรับใช้เชิงกลยุทธ์ของความเป็นกลางคาร์บอนทั่วโลกและแนวโน้มที่ลดลงของ ต้นทุนโครงการจัดเก็บพลังงานทั่วโลก ตลาดแบตเตอรี่เก็บพลังงานจะเติบโตอย่างรวดเร็ว การคาดการณ์โครงการที่ครอบคลุมระบุว่าความต้องการลิเธียมทั่วโลกโดยรวมจะสูงถึง 1.373 ล้านตันภายในปี 2568

ประเทศใดบ้างที่แข่งขันกันเพื่อแย่งชิงทรัพยากรลิเธียม

ด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของตลาดพลังงานใหม่ทั่วโลก ความสำคัญและการแข่งขันสำหรับแร่ลิเธียมซึ่งเป็นทรัพยากรสำคัญจึงทวีความรุนแรงมากขึ้น ในการต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียม กองกำลังสำคัญที่เกี่ยวข้องคืออะไร และพวกเขาจะแข่งขันกันเพื่อพลังงานใหม่ได้อย่างไร

ประการแรก ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ไม่สามารถละเลยได้ ในขณะที่ตลาดรถยนต์ไฟฟ้าขยายตัว ความต้องการแร่ลิเธียมจากผู้ผลิตเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน ตัวอย่างเช่น มัสก์ ผู้ก่อตั้ง Tesla แสดงให้เห็นชัดเจนว่าเหมืองลิเธียมเป็นจุดคอขวดในการผลิตแบตเตอรี่และเป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า ดังนั้นผู้ผลิตรถยนต์เหล่านี้จึงเข้าร่วมการต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียม โดยหวังว่าจะเป็นผู้นำในตลาดรถยนต์ไฟฟ้าด้วยการควบคุมทรัพยากรและรับรองการจัดหาแบตเตอรี่

ประการที่สอง บริษัทจีนยังมีบทบาทสำคัญในการต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียม ในฐานะตลาดรถยนต์ไฟฟ้าและผู้ผลิตแบตเตอรี่รายใหญ่ที่สุดในโลก รัฐบาลจีนได้นำเสนอนโยบายชุดหนึ่งเพื่อสนับสนุนบริษัทในประเทศในการจัดหาทรัพยากรลิเธียมมากขึ้น บริษัทหลายแห่งจาก 10 อันดับแรก โรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมของจีนได้สร้างความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับซัพพลายเออร์แร่ลิเธียมทั่วโลกผ่านการลงทุน การเข้าซื้อกิจการ ความร่วมมือ ฯลฯ โดยมุ่งมั่นที่จะครองตำแหน่งที่โดดเด่นในการต่อสู้แย่งชิงทรัพยากรครั้งนี้

นอกจากจีนแล้ว สหรัฐฯ ยังมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียมอีกด้วย ในฐานะประเทศที่ทรงอิทธิพลที่สุดในโลก สหรัฐอเมริกามีบทบาทสำคัญในด้านพลังงาน ในขณะที่ฝ่ายบริหารของทรัมป์สนับสนุนพลังงานฟอสซิล สหรัฐอเมริกาได้เริ่มเร่งการพัฒนาและการใช้ประโยชน์ของเหมืองลิเธียม หลังจากที่ไบเดนขึ้นสู่อำนาจ สหรัฐอเมริกาได้ระบุแร่ลิเธียมเป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์และเพิ่มการลงทุนในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

นอกจากนี้ บริษัทเหมืองแร่ข้ามชาติยังมีส่วนร่วมในการต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียมอีกด้วย บริษัทเหล่านี้มีทรัพยากรแร่อยู่มากมายทั่วโลก ด้วยความสามารถในการขุดที่แข็งแกร่งและข้อได้เปรียบด้านเทคนิคระดับมืออาชีพ พวกเขาจึงมีข้อได้เปรียบมากขึ้นในการต่อสู้กับเหมืองลิเธียม บริษัทเหล่านี้ยังคงปรับปรุงเสียงของพวกเขาในตลาดการขุดลิเธียมโดยการเพิ่มการลงทุนและการขยายขนาดการขุด

ในที่สุด บริษัทเทคโนโลยีพลังงานเกิดใหม่ก็มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในตลาดการขุดลิเธียม ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีใหม่และโมเดลใหม่ บริษัทเหล่านี้มุ่งมั่นที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และลดต้นทุน ดังนั้นจึงส่งเสริมความนิยมของยานพาหนะไฟฟ้า พวกเขามีส่วนร่วมอย่างลึกซึ้งในตลาดแร่ลิเธียมผ่านความร่วมมือกับซัพพลายเออร์แร่ลิเธียมและการวิจัยและพัฒนาอิสระ ฯลฯ ซึ่งช่วยเพิ่มพลังใหม่ให้กับการพัฒนาอุตสาหกรรมแร่ลิเธียม

โดยทั่วไปแล้ว การต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียมเป็นผลที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการพัฒนาตลาดพลังงานใหม่ทั่วโลก ในการต่อสู้ครั้งนี้ ไม่ว่าจะเป็นผู้ผลิตรถยนต์ วิสาหกิจของจีน บริษัทเหมืองแร่ข้ามชาติ หรือบริษัทเทคโนโลยีพลังงาน พวกเขาล้วนให้ความสำคัญกับข้อได้เปรียบของตนอย่างเต็มที่ และมุ่งมั่นที่จะครอบครองตำแหน่งที่อยู่เหนือสุดของพลังงานใหม่

ผู้รับผลประโยชน์สูงสุดของการต่อสู้ครั้งนี้คือผู้บริโภค เมื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการแข่งขันในตลาดทวีความรุนแรงขึ้น ราคาของรถยนต์ไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลง และระยะทางขับขี่ของพวกเขาจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้ผู้บริโภคเพลิดเพลินกับความสะดวกสบายและการปกป้องสิ่งแวดล้อมนำมาจากรถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น

ผลกระทบของเวลาที่เสื่อมสภาพและอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่

เวลาเสื่อมสภาพคือเวลาระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ครั้งแรกและการคายประจุครั้งแรก หลังจากที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชาร์จจนเต็มในครั้งแรกแล้ว จะต้องใช้เวลาพักระยะหนึ่งเพื่อขจัดโพลาไรเซชันภายในของแบตเตอรี่ ซึ่งจะมีผลกระทบอย่างมากต่อความจุและความต้านทานของแบตเตอรี่

Reichert และคณะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650 เพื่อศึกษาผลกระทบของเวลาพักต่อประสิทธิภาพของวงจรของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน พวกเขาพบว่าเวลาพักมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพของวงจรและอิมพีแดนซ์ของ แบตเตอรี่ที่มีเวลาพัก ≤2 ชม. และไม่มีการพักไม่ชัดเจน ความแตกต่าง

ทีมงานโครงการนี้ศึกษาผลกระทบของเวลาการเสื่อมสภาพต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่กำลังที่มีลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเป็นอิเล็กโทรดบวก กราไฟท์เป็นอิเล็กโทรดลบ และความจุ 24Ah พบว่าเมื่ออายุเพิ่มขึ้นหรือลดลง อายุการใช้งานของวงจรไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ตามลำดับ 2d@744 ครั้ง@90.10 %, 3d@744 ครั้ง @90.42%, 4d@744 ครั้ง @90.86% และ 14d@744 ครั้ง @91.32%

ผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ส่วนใหญ่แสดงให้เห็นในการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ การเร่งการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์และสารเติมแต่ง ความหนาของฟิล์ม SEI บนพื้นผิวของอิเล็กโทรดเชิงลบ และการเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ส่วนประกอบอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่เป็น LiPF6 ที่อุณหภูมิสูงเกินไป LiPF6 จะสลายตัวด้วยความร้อนเพื่อสร้าง PF5 ซึ่งจะไฮโดรไลซ์ต่อไปพร้อมกับความชื้นในอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้าง HF

HF เป็นเหตุผลสำคัญในการละลายเหล็กโลหะในวัสดุแคโทด Coron และคณะ ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 18650 เป็นวัตถุวิจัยและทำการทดลองการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิ 0 และ 25°C ตามลำดับ พวกเขาพบว่าอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิ 25°C นั้นอย่างน้อยสองเท่าของอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส

Rodrigues และคณะ ศึกษาเมมเบรนอิเล็กโทรไลต์แข็งอุณหภูมิสูง (SEI) ในอิเล็กโทรดกราไฟท์และพบว่าความเปราะบางทางความร้อนของเมมเบรน SEI เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ประสิทธิภาพของกราไฟท์แอโนดลดลง การทดลองได้พิสูจน์แล้วว่าการเพิ่มอุณหภูมิ ในระหว่างกระบวนการก่อตัวสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเมมเบรน SEI ได้ ขึ้นรูปที่อุณหภูมิ 90°C ฟิล์ม SEI มีความเสถียรทางความร้อนที่เหนือกว่าและลดอัตราการคายประจุเองของแบตเตอรี่

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพวงจรที่อุณหภูมิสูงของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีการเติมสารเติมแต่ง methylene methyldisulfonate (MMDS) ลงในอิเล็กโทรไลต์ สารเติมแต่ง MMDS สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพวงจรปกติและอุณหภูมิสูงของแบตเตอรี่ได้เป็นอย่างดีและเนื่องจาก ปริมาณสารเติมแต่งที่เพิ่มขึ้น , ความเสถียรของวงจรแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตาม สารเติมแต่งนี้มีความไวต่ออุณหภูมิ การใช้และการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงจะทำให้สีและความเป็นกรดของสารเติมแต่งเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ดังนั้น อุณหภูมิในการจัดเก็บของอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียม อุณหภูมิพักหลังการฉีดแบตเตอรี่ และอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ควรควบคุมการปล่อยอย่างเข้มงวด อุณหภูมิของการแปรสภาพเป็นแก๊ส ป้องกันไม่ให้ MMDS ล้มเหลว

การต่อสู้เพื่อแย่งชิงแร่ลิเธียมได้เปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์อุตสาหกรรมทั่วโลกอย่างไร

การกระจายทรัพยากร: การแข่งขันสำหรับเหมืองลิเธียมจะส่งผลกระทบต่อรูปแบบการกระจายทรัพยากรทั่วโลก และมีผลกระทบอย่างมากต่อการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศต่างๆ

การเปลี่ยนแปลงด้านพลังงาน: การแข่งขันสำหรับเหมืองลิเธียมจะช่วยเร่งการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงานทั่วโลก และส่งเสริมการพัฒนาเพิ่มเติมของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าและตลาดพลังงานทดแทน

ปัญหาสิ่งแวดล้อม: การขุดเหมืองลิเธียมจะเกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมเช่นกัน การสร้างสมดุลระหว่างการพัฒนาเศรษฐกิจและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมถือเป็นความท้าทายที่ต้องเผชิญ

กล่าวโดยสรูป: การต่อสู้เพื่อแย่งชิงเหมืองลิเธียมกำลังดำเนินอยู่ และเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานทั่วโลกและการพัฒนาอนาคตสีเขียว ในการต่อสู้ครั้งนี้ ผู้เข้าร่วมทุกคนจะต้องเปิดกว้าง ให้ความร่วมมือ และมีนวัตกรรมเพื่อร่วมกันส่งเสริมการพัฒนาที่ดีของอุตสาหกรรมเหมืองแร่ลิเธียม และมีส่วนร่วมในการสร้างอนาคตสีเขียว