Costruire una catena del valore resiliente per le batterie dei veicoli elettrici

La transizione verso modalità di trasporto più pulite è di primaria importanza per affrontare le sfide del riscaldamento globale. Le capacità tecnologiche e i quadri politici esistenti hanno aumentato l’enfasi, a livello globale, sull’uso di veicoli elettrici (EV) nel settore dei trasporti. La maggior parte dei paesi ha allineato le proprie politiche per incentivare e fornire supporto infrastrutturale per sviluppare veicoli elettrici e migliorare l’accettazione da parte dei consumatori. Mentre alcuni paesi sviluppati hanno seguito un approccio più completo includendo le batterie a fine vita (EoL) nel loro quadro politico, molti devono ancora avviare linee guida chiare. Il riciclaggio delle batterie EoL apporta benefici all’ambiente e alla salute umana, e una gestione non scientifica delle batterie EoL può avere implicazioni pericolose. Questo policy brief esplora le attuali opportunità tecnologiche e politiche e gli ostacoli al miglioramento della circolarità nei sistemi di batterie dei veicoli elettrici. Il brief raccomanda di sviluppare un quadro globale sostenibile in questa direzione.

Attribuzione:Perminder Jit Kaur et al., "Building a Resilient EV Battery Value Chain", T20 Policy Brief, giugno 2023.

Task Force 4: Rifornire la crescita: energia pulita e transizioni verdi

La decarbonizzazione del settore dei trasporti è fondamentale per rispettare gli impegni in materia di cambiamenti climatici. Questo compito offre ai paesi del G20 l’opportunità di emergere come unità strategica collaborativa nelle nuove soluzioni di mobilità sostenibile. Il gruppo è in una posizione unica per distribuire veicoli elettrici (EV) su larga scala, superando i modelli di mobilità tradizionali che perpetuano la congestione, l’inquinamento atmosferico e la dipendenza dalle importazioni di petrolio, riducendo al contempo i costi delle batterie attraverso economie di scala ancora più velocemente del tasso attuale. che le proiezioni attuali anticipano.[1]

I politici di tutto il mondo stanno spingendo per lo sviluppo interno delle celle al litio, che dovrebbe aumentare la domanda di materie prime. Negli ultimi quattro anni circa sono stati firmati numerosi accordi e trattati per la fornitura di materie prime come terre rare e altri minerali critici necessari per la produzione di componenti delle celle delle batterie. I singoli paesi dispongono di piccole riserve di minerali essenziali per le batterie agli ioni di litio (Li-ion). Molti paesi non dispongono di riserve di alcuni componenti essenziali degli ioni di litio, tra cui litio, cobalto e nichel, né del rame utilizzato nei conduttori, nei cavi e nelle sbarre collettrici. La Cina è il leader mondiale nella produzione di componenti cellulari per batterie agli ioni di litio (LiB), con una quota globale di circa il 51%.[2]

Nelle batterie agli ioni di litio, i materiali del catodo variano, ma le formulazioni standard includono minerali come litio, alluminio, cobalto, manganese e nichel, mentre l'anodo è in grafite. Il riciclaggio delle batterie può generare circa il 95% di questi metalli da riutilizzare nella produzione di nuove batterie. A questo proposito, una catena del valore sostenibile e resiliente richiede di affrontare sfide chiave come la disponibilità limitata di risorse, le implicazioni ambientali delle estese fonti minerarie primarie, le batterie non utilizzate che finiscono nelle discariche e i rischi geopolitici che comportano la dipendenza dall’importazione di questi componenti critici in mezzo alle fluttuazioni dei prezzi in mercato globale a causa delle irregolarità della catena di fornitura.

I processi generali della catena di fornitura delle batterie per veicoli elettrici “dalla culla alla tomba” comprendono quattro fasi: estrazione delle materie prime; produzione, che comprende la produzione di celle e batterie e l'assemblaggio di veicoli; consumo; e riciclaggio, utilizzo e smaltimento finale.[3] La catena del valore delle batterie per veicoli elettrici inizia dall’estrazione di risorse come litio, nichel, cobalto, fosforo, rame e grafite, seguita dalla produzione di celle. Componenti come catodi, anodi, elettroliti e separatori vengono assemblati per produrre celle e batterie. Il consumo dei componenti delle celle porta a una riduzione dell’efficienza, con un aumento della portata del riciclaggio e del riutilizzo (Figura 1).

Figura 1: Dimensioni del ciclo di vita delle batterie dei veicoli elettrici

Generalmente, le batterie vengono ritirate dall’uso nei veicoli elettrici quando l’autonomia e le prestazioni non sono più accettabili per il conducente. Le batterie dei veicoli elettrici solitamente conservano il 70-80% di energia valida dopo aver completato l'intero ciclo di vita e vengono riutilizzate per applicazioni connesse alla rete e BTM. Rispetto a quelle dei veicoli a due e tre ruote, le batterie dei veicoli elettrici nelle auto soddisfano più applicazioni di riutilizzo grazie alla loro capacità. Il riutilizzo per le applicazioni in rete dura dai due ai cinque anni. Di solito, si presume che le loro prestazioni scendano al di sotto del 70-80% della capacità nominale iniziale, il che richiede strategie di trattamento progettate scientificamente.[4]