El ajuste de la oferta sacude la dinámica del metal de las baterías

Autores

Coco Zhang

Eva Manthey

Rico Luman

La dinámica de la escasez de oferta y el aumento de la demanda de baterías para vehículos eléctricos se está volviendo cada vez más frágil. Los fabricantes de baterías ahora están buscando nuevas tecnologías con composiciones químicas avanzadas para garantizar el suministro de metales a largo plazo, pero el progreso se verá afectado por las perspectivas de los precios de los metales.

El rápido aumento de las ventas de vehículos eléctricos durante la pandemia de Covid-19 ha exacerbado las preocupaciones sobre el dominio de China en las cadenas de suministro de baterías de litio. Mientras tanto, la guerra en curso en Ucrania ha elevado los precios de las materias primas (incluidos el cobalto, el litio y el níquel) a niveles récord.

La creciente demanda de vehículos eléctricos ha elevado los precios de los materiales de las baterías a máximos de varios años

La dependencia de proveedores específicos no es la única preocupación. Las baterías representan una gran parte del costo total de un vehículo eléctrico y normalmente representan entre el 30% y el 40% de su valor, pero esta proporción aumenta con baterías de mayor tamaño.

La creciente demanda de vehículos eléctricos en medio de cadenas de suministro cada vez más estrictas también ha elevado los precios de los materiales de las baterías (incluidos el cobalto y el litio) a máximos de varios años. Esto afecta los precios, lo que a su vez hace que los consumidores duden más a la hora de cambiar a vehículos eléctricos.

Si bien los precios del níquel y el cobalto bajaron en el primer semestre de 2023, siguen siendo más altos que en años anteriores. Por ejemplo, los precios chinos del carbonato de litio (una forma refinada del metal que se utiliza en las baterías de los vehículos eléctricos) aumentaron más de un 1.000 % desde finales de 2020 hasta alcanzar un máximo en noviembre del año pasado. Luego perdieron más de dos tercios de su valor hasta finales de abril, según datos de Asian Metal.

Los cinco materiales clave para las baterías de iones de litio (Li-ion) son litio, cobalto, níquel, manganeso y grafito, todos los cuales proporcionan a la batería la energía necesaria para almacenar y liberar energía para impulsar los vehículos eléctricos.

La mayoría de los materiales clave utilizados en la producción de vehículos eléctricos se extraen en países ricos en recursos, incluidos Australia, Chile y la República Democrática del Congo (RDC). Es probable que haya suficientes reservas de minerales en la corteza terrestre para satisfacer la demanda futura de baterías para vehículos eléctricos, pero ampliar la minería es un proceso largo y costoso.

Sólo para la producción de baterías, una estimación conservadora de la Agencia Internacional de Energía (AIE) sugiere que para 2030 necesitaremos 50 minas de litio adicionales y 60 de níquel. También necesitaremos agregar 50 nuevas plantas de fabricación de materiales activos de cátodos y 40 nuevas de ánodos para producir materiales de baterías de alto rendimiento. Actualmente, construir una nueva fábrica puede llevar entre dos y siete años, dependiendo de la tecnología y del Estado miembro. Se necesitan en promedio 10 años hasta que una nueva mina entre en funcionamiento.

Litio

Las baterías son ahora el motor dominante de la demanda de litio. Para las baterías de iones de litio, el litio es insustituible. Más del 70% de la producción mundial de litio proviene de sólo dos países: Australia y Chile. Australia es el mayor proveedor del mundo y produce la mayor parte de su litio extrayendo espodumena de roca dura, a diferencia de Argentina, Chile y China, que lo producen principalmente a partir de salmuera. Chile ocupa el segundo lugar, con más del 40% de las reservas conocidas del mundo.

Cobalto

La intensidad del cobalto en las baterías de Li-on ha disminuido significativamente en los últimos años, y los fabricantes de baterías han optado por productos químicos con mayor contenido de níquel. El cobalto se extrae principalmente como subproducto de la minería del cobre o del níquel, y más del 70% se produce en la República Democrática del Congo. La minería artesanal y en pequeña escala es responsable de alrededor del 10-20% de la producción de cobalto de la República Democrática del Congo. La refinación se concentra en China y representa alrededor del 80% de la capacidad mundial, aunque el país tiene poca materia prima.

Níquel

En las baterías de iones de litio, el uso de níquel confiere una mayor densidad de energía y más capacidad de almacenamiento a las baterías. En la producción de baterías se requiere níquel de clase 1 (pureza >99,8%), mientras que el níquel de clase 2 (pureza <99,8%) no se puede utilizar sin un procesamiento adicional. El níquel se encuentra principalmente en dos tipos de depósitos: sulfuros y lateritas. Los depósitos de sulfuros se encuentran principalmente en Rusia, Canadá y Australia y tienden a contener níquel de mayor ley. Rusia es el mayor proveedor mundial de níquel para baterías de Clase 1 y representa alrededor del 20% del suministro mundial. Por lo tanto, las restricciones comerciales a Rusia aumentarían la presión sobre los precios. La laterita, que contiene níquel de menor calidad, se encuentra principalmente en Indonesia, Filipinas y Nueva Caledonia. Indonesia, que posee casi una cuarta parte de las reservas mundiales de níquel, prohibió la exportación de mineral de níquel en enero de 2020 y ahora está atrayendo inversiones para el procesamiento de mayor valor, principalmente de China.

El litio y el cobalto no se vieron relativamente afectados por las interrupciones del suministro tras la invasión rusa de Ucrania. Para el níquel, la historia es diferente. Rusia es el tercer mayor productor, suministra alrededor del 9 % y procesa alrededor del 6 % del níquel mundial en 2021, pero lo más importante es que es el mayor proveedor de níquel Clase 1 del mundo y representa alrededor del 20 % del suministro mundial, la mayor parte del cual es suministrado por Norilsk Nickel.

La volatilidad en el mercado del níquel se ha vuelto cada vez más común durante el año pasado. Hemos visto una liquidez reducida desde la breve contracción observada en marzo, cuando los temores de sanciones a Norilsk Nickel (tras la invasión rusa de Ucrania) coincidieron con una enorme apuesta corta por parte del mayor productor de acero inoxidable del mundo, Tsingshan. Esto provocó que los precios se duplicaran en sólo cuestión de días. La LME se vio obligada a suspender las operaciones durante una semana y cancelar operaciones con níquel por valor de miles de millones de dólares.

Los volúmenes se han estabilizado, pero se mantienen en niveles más bajos que antes de la crisis del níquel del año pasado.

Los volúmenes de la LME han disminuido desde entonces, y muchos operadores redujeron su actividad o recortaron su exposición debido a una pérdida de confianza en la LME y su contrato de níquel tras la contracción corta de marzo. Estos bajos niveles de liquidez han dejado al níquel expuesto a fuertes oscilaciones de precios, incluso en medio de pequeños cambios en los equilibrios de oferta y demanda. Pero a medida que la bolsa introdujo límites de precios diarios y los requisitos de margen cayeron, los volúmenes comenzaron a aumentar. La reanudación del horario comercial asiático también ha fomentado más volúmenes y una mejor liquidez, lo que a su vez ha reducido la volatilidad del contrato. Si bien los volúmenes se han estabilizado en los últimos meses, se mantienen en niveles más bajos que antes de la crisis del níquel del año pasado.

La tecnología de las baterías está evolucionando rápidamente. La mayoría de las baterías de vehículos eléctricos están basadas en Li-ion y son livianas, pequeñas y almacenan mucha energía. Si bien las baterías pueden variar en composición, generalmente dependen del mismo conjunto de materiales.

Las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos están basadas en níquel: óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC) y óxido de níquel, cobalto y aluminio (NCA) o fosfato de litio y hierro (LFP). Las baterías a base de níquel tienen una mayor densidad de energía, lo que les da más autonomía de conducción, y representan la mayoría de las baterías de vehículos eléctricos fuera de China. En general, cuanto mayor sea el porcentaje de níquel en la batería, mayor será la densidad de energía que la batería puede proporcionar. Las baterías a base de níquel también son más caras, principalmente debido al uso de cobalto y litio.

En 2022, NMC siguió siendo la química de baterías dominante con una participación de mercado del 60%, seguida de LFP con una participación de poco menos del 30% y NCA con una participación de alrededor del 8%, según la AIE. Si bien las baterías a base de níquel siguen siendo la química de batería dominante, ha habido un resurgimiento de la química de las baterías LFP en los últimos años, impulsado principalmente por la creciente adopción de LFP en vehículos eléctricos en China. Los fabricantes de baterías han estado abandonando el níquel y el cobalto debido a sus altos costos, escasez y ética minera. Las baterías de níquel requieren un proceso minero perjudicial para el medio ambiente, mientras que la minería artesanal de cobalto carece de regulaciones.

Hasta ahora, la producción se ha limitado principalmente a China, pero se prevé que aumente a escala mundial.

Las baterías LFP se diferencian de otras químicas por el uso de hierro (que es abundante y barato) y fósforo, en lugar del níquel, manganeso y cobalto que se encuentran en las baterías NCA y NMC. Tienen una menor densidad energética, pero también son más baratos de fabricar ya que no contienen níquel, cobalto ni magnesio. Sin embargo, siguen expuestos a los elevados precios del litio. Las baterías LFP dependen del carbonato de litio en lugar del hidróxido utilizado para las sustancias químicas ricas en níquel.

Hasta ahora, la producción se ha limitado principalmente a China, pero se prevé que aumente a escala mundial. Los fabricantes chinos, incluidos BYD Co. y Contemporary Amperex Technology Co., representaron hasta el 99% de la producción mundial de cátodos LFP en 2022, según Benchmark Mineral Intelligence. Tesla, Volkswagen y otros grandes fabricantes de automóviles ya están cambiando a baterías LFP en algunos de sus modelos de vehículos eléctricos.

En los últimos años también han ido surgiendo alternativas a las baterías de iones de litio, en particular las de iones de sodio (Na-ion). El Na-ion se basa en materiales de menor costo que el Li-ion, lo que da como resultado baterías más baratas. Las baterías de iones de Na también evitan por completo la necesidad de minerales críticos. El sodio es uno de los recursos más abundantes y distribuidos geográficamente en la Tierra, y se estima que la batería de iones de Na desarrollada por CATL de China cuesta un 30% menos que una batería LFP. Es importante tener en cuenta, sin embargo, que estas baterías no tienen la misma densidad de energía que sus homólogas de iones de litio (75 a 160 Wh/kg frente a 120 a 260 Wh/kg).

Dado que el espectacular aumento de los precios del litio y otros materiales para baterías en los últimos dos años ha acelerado el interés, varios otros fabricantes de celdas se han unido ahora a CATL para establecer una cadena de suministro de iones de Na. Actualmente hay casi 30 plantas de fabricación de baterías de iones de Na en funcionamiento, planificadas o en construcción para una capacidad combinada de más de 100 GWh, y casi todas están en China. A modo de comparación, la capacidad actual de fabricación de baterías de iones de litio es de unos 1.500 GWh, según la AIE.

Es probable que las celdas de iones de Na sean menos sensibles al aumento de los costos del litio, el cobalto y el níquel, y el menor costo del paquete constituye una razón clave para sustituir las aplicaciones de iones de Li por baterías de iones de Na. Si bien los iones de litio continúan mejorando, BNEF espera que la densidad energética de los iones de sodio en 2025 sea comparable a la de LFP a principios de la década de 2020, cuando absorbía una parte significativa de la demanda mundial de baterías. BNEF prevé que el despliegue de iones de sodio en los automóviles comenzará a despegar en 2025, con más de 15 GWh previstos para ese año.

Los materiales de las baterías desempeñan un papel clave no sólo en el rendimiento de las baterías sino también en los costes. En las celdas LFP, por ejemplo, los materiales representan el 30% del precio de las baterías. El precio del litio juega un papel relativamente importante a la hora de determinar el coste final de la química de las baterías. En 2022, el aumento más drástico observado en los precios de los materiales de las baterías fue el de las baterías LFP, con más del 25 %, mientras que las baterías NMC experimentaron un aumento de menos del 15 % según datos de la AIE. Esto puede explicarse porque el precio del litio aumenta a un ritmo mayor que el del níquel y el cobalto. Aun así, las baterías LFP siguen siendo menos costosas que las NCA y NMC por unidad de capacidad energética.

El precio de las baterías también varía según las distintas regiones. China tiene los precios más bajos en promedio y fabrica alrededor del 65% de las celdas de batería y casi el 80% de los cátodos, según la AIE.

Está surgiendo una forma alternativa de cargar vehículos eléctricos en forma de intercambios de baterías, en los que una batería agotada se reemplaza por una completamente cargada en un lugar exclusivo. El cambio de baterías podría resultar especialmente atractivo para los camiones, ya que puede reducir en gran medida el tiempo necesario para cargar un vehículo pesado; También podría ser útil para vehículos livianos como flotas de taxis y automóviles personales debido a la flexibilidad y, en algunos casos, al menor costo total de propiedad (por ejemplo, para vehículos de dos y tres ruedas).

El cambio de baterías podría revolucionar el panorama de la carga de vehículos eléctricos

China es líder en el intercambio de baterías tanto para camiones como para automóviles de pasajeros, y el número de estaciones de intercambio en China aumentó un 50% interanual hasta casi 2.000 a finales de 2022. El fabricante de vehículos eléctricos NIO cubre dos tercios de ese mercado. con sus modelos listos para el cambio de batería y estaciones de cambio dedicadas. En Estados Unidos, la nueva empresa Ample ahora opera 12 estaciones de intercambio de baterías en San Francisco, principalmente para vehículos de viajes compartidos de Uber.

Si se generaliza, el cambio de baterías podría revolucionar el panorama de la carga de vehículos eléctricos. Se necesitará al menos una batería por vehículo, por lo que la ampliación de dicho modelo de negocio podría añadir aún más presión a la ya estrecha cadena de suministro mundial de metales para vehículos eléctricos. Las empresas que brinden dichos servicios necesitarían más asociaciones para asegurar un mayor nivel de suministro, o necesitarán disminuir la capacidad de cada batería intercambiable como compromiso.

Hasta ahora, el mercado de vehículos eléctricos se ha apoyado en modelos de clase media alta, como el Model 3 de Tesla, así como en SUV como el KIA EV6, el Volvo C40 Recharge y el BMW IX.

Un incentivo regulatorio para modelos más pequeños podría reducir significativamente la demanda de metales para baterías, según una investigación de Transporte y Medio Ambiente para Europa. Un análisis del Instituto KiM de Política de Transporte de los Países Bajos también indica que una mayor afluencia de vehículos eléctricos de clase media más pequeños y asequibles –como el Volkswagen ID2 o los modelos BYD Dolphin y Seagull– es un requisito para un verdadero avance en el mercado de masas. La autonomía también seguirá desarrollándose, pero dado el peso adicional, es dudoso que la eficiencia supere los 500 km.

En base a esto, creemos que la demanda de baterías por unidad será inferior al promedio actual a medida que nos acercamos a 2030.

26 de julio de 2023Actualizado hace 9 minutos

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