Günümüzde lityum-iyon (Li-iyon) bataryalar, elektrikli araçlardan akıllı telefonlara, dizüstü bilgisayarlardan enerji depolama sistemlerine kadar pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu bataryaların artan kullanımı, içerdiği kritik hammaddelere olan talebi de beraberinde getirmiştir. Avrupa Komisyonu'nun "kritik hammaddeler" olarak adlandırdığı bu malzemeler, yüksek ekonomik öneme sahip olmalarının yanı sıra, tedarik riskleri de taşımaktadırlar. Çoğu zaman Avrupa Birliği (AB) dışından tedarik edilen bu hammaddeler için küresel rekabet giderek artmaktadır. Hammaddeler, birçok endüstriyel ekosistemde ve teknolojik yenilikte hayati öneme sahiptirler. Bu yazıda, lityum-iyon batarya üretiminde kullanılan kritik hammaddelere odaklanacak ve bu hammaddelerin tedariği ile ilgili zorlukları ele alacağız.
Avrupa Komisyonu, ilk kritik hammaddeler listesini 2011 yılında yayınladı ve o zamandan beri her üç yılda bir bu listeyi güncelledi. En güncel listeyi oluşturmak için, Birleşik Krallık hariç AB için son beş yıllık veriler kullanıldı. Toplamda 83 malzeme incelendi.
Yıllar içinde, AB'nin kritik hammaddeler listesindeki malzeme sayısı önemli ölçüde arttı. 2011'de bu listede sadece 14 malzeme varken, bu sayı 2014'te 20'ye, 2017'de 27'ye ve 2020'de 30'a yükselmişti. En son listeden çıkarılan tek malzeme helyum oldu. Tedarik yoğunluğu konusunda endişe kaynağı olmaya devam etse de, azalan ekonomik önemi nedeniyle listeden çıkarıldı. 2020 listesindeki dört yeni malzeme boksit, lityum, titanyum ve stronsiyumdur. Boksit, alüminyum elde ettiğimiz ana cevherdir.
Nikel henüz bu listede olmasa da, pil uygulamalarında nikele olan talebin artması nedeniyle Avrupa Komisyonu tarafından olası bir gelecekteki kritik hammadde olarak yakından izlenmektedir. Avrupa bu kritik hammaddelerin çoğu için yabancı ülkelere bağımlıdır. Bu malzemelerin bazıları için kaynaklar birkaç ülkede veya bazen tek bir ülkede (örneğin, AB'nin lityum tedariğinin %78'inden sorumlu olan Şili veya AB'nin kobalt tedariğinin %68'inden sorumlu olan Kongo Demokratik Cumhuriyeti) yoğunlaşmıştır.
AB'nin kritik hammaddeler listesindeki bazı malzemeler, ticari Li-iyon bataryalarda kullanılmaktadır. Alüminyum folyo, bir Li-iyon bataryasında katot akım toplayıcısı olarak kullanılır. Kobalt, çoğu ticari Li-iyon katot kimyasında bulunur. Sony Corporation tarafından 1991 yılında piyasaya sürülen orijinal ticari Li-iyon batarya, katot malzemesi olarak lityum kobalt oksit (LCO, LiCoO2) kullanır. Bu malzeme hala çoğu taşınabilir elektronikteki bataryalarda bulunmaktadır.
Elektrikli araçlar esas olarak nikel manganez kobalt oksiti katot malzemesi olarak kullanır. Bu, mevcut nikel, manganez ve kobalt oranına bağlı olarak çeşitli bileşimlerde bulunur. NMC bileşimlerinde kobalt içeriğini azaltma eğilimi olsa da, şimdilik çoğu Li-iyon batarya katodunun üretiminde hala önemli bir malzemedir. Grafit, mevcut Li-iyon bataryalarında anot malzemesi olarak kullanılan birincil malzeme olduğundan, doğal grafit de mevcut Li-iyon batarya endüstrisinde esastır.
Elbette, lityum olmadan Li-iyon batarya olmaz. Metalik lityum yalnızca şarj edilemeyen (birincil) Li bataryalarında bulunur ve şarj edilebilir (ikincil) Li-iyon bataryalarında bulunmamasına rağmen, bir element olarak lityum, elbette, bir Li-iyon bataryasında esastır.
Li-iyon batarya teknolojisine olan talebin yakın gelecekte önemli ölçüde artmaya devam etmesi beklendiğinden, bu kritik hammaddelerin istikrarlı ve sürdürülebilir bir şekilde tedariki son derece önemlidir. Elektrikli araçlar ve enerji depolama sistemleri için bataryaların artan kullanımı nedeniyle, 2030 yılına kadar AB'nin mevcut arza kıyasla 18 kata kadar daha fazla lityuma ve beş kata kadar daha fazla kobalta ihtiyacı olacağı tahmin edilmektedir. 2050 yılına kadar bu talebin 60 kat daha fazla lityum ve 15 kat daha fazla kobalt olması bekleniyor.
Elektrikli araçların ve enerji depolama sistemlerinin artan kullanımının önemli bir teşviki, iklim değişikliğini sınırlama hedeflerindendir. Dünya Bankası, bataryalarla ilgili birçok metal için talebin, ortalama sıcaklık artışını işlerin olağan seyrinde senaryosuna kıyasla +2°C ile sınırlamaya çalışırken 2050 yılına kadar %1000'den fazla büyüyeceğini öngörmektedir. Gelecekteki tedarik sorunlarını önlemek için Avrupa düzeyinde uygun önlemler alınması gerekmektedir.
Kritik hammaddeler raporu, ticaret anlaşmaları müzakere edilirken ve yatırım ihtiyaçları belirlenirken dikkate alınır ve Ar-Ge'ye (Horizon 2020 projeleri, Horizon Europe, ulusal Ar-Ge programları, yeni madencilik teknolojileri, ikame, geri dönüşüm) rehberlik eder. Ayrıca, sürdürülebilir ve sorumlu kaynak kullanımını teşvik etme söz konusu olduğunda döngüsel ekonomi ve endüstriyel politika için de önemlidir.
Lityum gibi bazı kritik malzemeler için, AB'nin çıkarma, işleme, geri dönüşüm, rafinaj ve/veya ayırma kapasitesinde boşluklar bulunmaktadır. Bu boşluklar, direnç eksikliğini ve dünyanın diğer bölgelerinden tedarike yüksek bağımlılığı yansıtmaktadır. Örneğin, lityum Avrupa içinde de çıkarılmaktadır, ancak şu anda işlenmek üzere Avrupa'dan ayrılmak zorundadır. Rafinaj ve metalürji teknolojileri, yetenekleri ve becerileri değer zincirinde çok önemli bir bağlantıdır.
Kıtlıkları, ilgili büyük fiyat dalgalanmalarını ve üretim süreçlerinde beklenmedik aksamaları önlemek için, kritik hammadde aktörleri arasında daha yakın ortaklıklar kurmak, alternatif tedarik kaynakları bulmak ve bu stratejik gelişmelere yatırım çekmek için stratejik yaklaşımlar benimsenmelidir.
Li-iyon bataryaların önemi gün geçtikçe artarken, bu bataryaların üretiminde kullanılan kritik hammaddelerin tedariki de stratejik bir öncelik haline gelmiştir. Avrupa Birliği gibi birçok ülke, bu hammaddelere olan bağımlılığını azaltmak ve tedarik zincirini güvence altına almak için çeşitli çalışmalar yürütmektedir. Bu çalışmalar, geri dönüşüm teknolojilerinin geliştirilmesini, alternatif kaynakların araştırılmasını ve uluslararası iş birliklerinin artırılmasını içermektedir.
İlgili Kaynak: Kritik Hammaddeler Raporu
Fotec Online Mağaza