تصنيع بطاريات ليثيوم أيون: 3 طرق لتقليل التكلفة

أفاد تقرير جديد عن العلوم من أجل السياسات من JRC صادر عن مشاريع خدمات العلوم والمعرفة التابعة للمفوضية الأوروبية بأن أسعار بطاريات أيونات الليثيوم ستنهار بشكل كبير بنسبة 50٪ في عام 2030 وستنخفض بنسبة 75٪ في عام 2040. وهذا سيفرض ضغوط تسعير لا هوادة فيها على الشركات المصنعة ، مما يدفعهم إلى إيجاد طرق جديدة للتخفيف من تكاليف التصنيع ، بما في ذلك تكاليف المواد الخام وتكاليف التعبئة والتغليف ، فضلاً عن تكلفة تصنيع الخلايا.

من المتوقع أن يؤدي الاعتماد المتزايد السريع للمركبات الكهربائية في جميع أنحاء العالم والتوسع في قطاع تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم إلى تعطيل الطاقة والنفط والغاز والمناظر الطبيعية للنقل. مع الارتفاع الحاد في الطلب على إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم للسيارات ، من المرجح أن تنخفض أسعارها بشكل كبير في السنوات الخمس المقبلة. سيتعين على مصنعي بطاريات الليثيوم أيون تعديل عملياتهم التجارية للتخفيف من تكلفة التصنيع لتقديم أسعار تنافسية والحفاظ على ميزة في مثل هذا المشهد المجزأ. فيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن تقلل من تكلفة إنشاء مصنع لتصنيع بطاريات أيونات الليثيوم ، حيث يتم قطع الهوامش حتى العظم في هذا المشهد الطبيعي.

1. الحفاظ على أسعار تنافسية من خلال التخفيف من تكاليف المواد الخام

تعتبر حواجز الدخول منخفضة نسبيًا في قطاعات التيار المتوسط ​​لسلسلة التوريد الخاصة بتصنيع بطاريات أيونات الليثيوم ، مثل الفاصل وتجميع الخلايا ، والمواد النشطة للأنود والكاثود. يؤدي هذا إلى زيادة حدة المنافسة في هذه المجالات والضغط على الهوامش إلى مستوى منخفض جديد. تعد الاستفادة من ولايات التصنيع منخفضة التكلفة في البلدان النامية في آسيا والمحيط الهادئ واحدة من أكثر الوسائل شيوعًا لخفض تكاليف بطاريات أيونات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لعلماء ومهندسي المواد التركيز على خفض التكاليف باستخدام التكنولوجيا الجديدة ، من خلال تطوير مواد نشطة جديدة من الأنود والكاثود وطرق مبتكرة لتقنيات معالجة المواد لتلبية الحاجة إلى التحكم في التكلفة وإدخال بطاريات أكثر أمانًا وموثوقية.

لا يمكن فصل تكاليف المواد الخام وتكلفة معالجة المواد ، نظرًا لأن المواد الخام المستخدمة في مصانع تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم تتم معالجتها قبل الاستخدام ، يمكن أن يكون تطوير تقنيات معالجة مواد جديدة ومنخفضة التكلفة حافزًا مهمًا في تقليل تكلفة "المواد الخام" لبطاريات الليثيوم أيون.

2. اعتماد التقنيات المتقدمة يزيد من إنتاجية الأعمال ويخفف من التكاليف

أصبحت الأتمتة والرقمنة العمود الفقري الجديد لمشهد التصنيع بأكمله ، وصناعة بطاريات أيونات الليثيوم ليست استثناء. تؤكد الثورة الصناعية الرابعة - الصناعة 4.0 - على اعتماد التقنيات المتقدمة لتنفيذ أتمتة المصانع ورقمنة عمليات التصنيع لضمان الإنتاج الضخم الفعال والنجاح الاقتصادي.

مع ظهور تقنيات متقدمة مثل الروبوتية عملية أتمتة (الجيش الوطني الرواندي) و الذكاء الاصطناعي (AI) ، يمكن يثيوم أيون الشركات المصنعة للبطارية التغلب على هذا التحدي. يمكن أن يساعد تنفيذ حلول الأتمتة والرقمنة الشركات على تحفيز إنتاجية وكفاءة مصانع تصنيع بطاريات ليثيوم أيون وتخفيف نفقات التصنيع عن طريق تقليل وقت التوقف عن العمل وتكاليف المعالجة.

يمكن تحقيق تحسين معظم العمليات التجارية ، من تكديس خلايا أكياس Li-ion واللحام ، إلى الخطوة النهائية لتجميع البطاريات وكذلك النقل ، من أتمتة عمليات التصنيع في مصنع تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم. تكتسب الحلول الهندسية المتزامنة أو الهندسة المتزامنة أيضًا شعبية هائلة بين مصنعي بطاريات Li-ion ، حيث يمكن أن تساعد هذه الحلول في إنتاج تصميمات أفضل لوحدات البطاريات وزيادة كفاءة مصنع تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك ، سيصل اعتماد آلات اللحام عالية التقنية المتوافقة مع تقنيات الأتمتة من الجيل التالي إلى آفاق جديدة مع الاتجاه الصاعد للصناعة 4.0 في هذا المشهد.

من المتوقع أن تخضع صناعة البطاريات لعملية تحول تقني ، حيث ستحل الحلول الروبوتية المتقدمة محل البشر في معظم العمليات لتحسين الدقة والإنتاجية والمرونة في عملية تصنيع البطاريات بأكملها. ستصبح منصات نظام تنفيذ التصنيع (MES) وإنترنت الأشياء التفاعلي (IoT) جزءًا لا يتجزأ من عمليات إدارة البيانات بالإضافة إلى عمليات مراقبة الصيانة في شركات تصنيع بطاريات أيونات الليثيوم.

سيقود المصنعون ، الذين سيدركون قوة حلول الأتمتة والرقمنة القوية تقنيًا ، الحزمة في عالم تصنيع بطاريات الليثيوم.

3. السياسات الحكومية المواتية والحوافز لأعمال تصنيع بطاريات الليثيوم أيون

يبحث مصنعو بطاريات الليثيوم أيون باستمرار عن حوافز مالية أقل خطورة وبيئة سياسية مواتية للحد من تكاليف التصنيع والبقاء تحت ضغوط الأسعار الهائلة. الدعم من الهيئات الإدارية من حيث عمليات الترخيص وإصدار الشهادات السلسة ، والوصول إلى الطاقة النظيفة والعمالة الماهرة والمواد الخام.

أصحاب المصلحة لديهم مجموعة واسعة من المواقع الجغرافية المواتية مع أفضل حالة تجارية لإنشاء مصنع لتصنيع بطاريات أيونات الليثيوم. ومع ذلك ، فإن الاتحاد الأوروبي والاقتصادات الناشئة في آسيا والمحيط الهادئ ، مثل الصين والهند ، هي من بين المناطق الأكثر شعبية حيث تعمل الهيئات الحاكمة على تهيئة بيئة مناسبة لتعزيز أعمال بطاريات أيونات الليثيوم.

في عام 2017 ، أعلنت المفوضية الأوروبية (EC) عن إطلاق تحالف البطاريات الأوروبي من أجل تعزيز نمو سلسلة القيمة المستدامة والتنافسية في صناعة البطاريات في أوروبا. في الآونة الأخيرة ، بدأ نظام الائتمان الصيني الجديد في منح اثنين إلى ستة اعتمادات لشراء سيارة ركاب جديدة منخفضة الكربون ، تعمل بالكهرباء بالكامل ، أو خلية وقود ، أو سيارة ركاب هجينة. وفي الوقت نفسه ، في الهند ، تمت الموافقة مؤخرًا على اقتراح "اعتماد وتصنيع أسرع للمركبات الكهربائية" (الهند - المرحلة الثانية من FAME) بتكلفة إجمالية قدرها 1.45 مليار دولار أمريكي لتعزيز التنقل الإلكتروني في البلاد.

من خلال تطوير خطط عمل إستراتيجية متنوعة وتقديم حوافز لتعزيز اعتماد المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات ، تعمل الهيئات الإدارية المختلفة على خلق بيئة نمو إيجابية لمصنعي بطاريات أيونات الليثيوم. سيثبت تغيير العوامل الجيوسياسية والأطر التنظيمية لصالح السيارات الكهربائية دوره في خفض التكلفة للشركات في إنشاء مصنع جديد لتصنيع أيونات الليثيوم في هذه المناطق في المستقبل القريب.