Analytiker varnar för att en kris i litiumförsörjningskedjan kan komma så snart som 2023 - och lägga en potentiell dämpning på amerikanska fordonselektrifieringsmål. 

Fem till tio gånger tillväxt förväntas på den globala litiumbatterimarknaden under det kommande decenniet när människor går över till elfordon (EV), men litiumtillgången är redan trång.

"Stora företag känner förmodligen att det finns mycket litium i världen just nu, och jag kommer att få tillgång till det," Venkat Srinivasan, chef för Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science och biträdande chef för Joint Center for Energy Storage Research, berättade för GreenBiz. "Men för alla andra, om du inte har det där långtidskontraktet, vad gör du?" 

Företag som använder litium utanför elbilsmarknaden känner särskilt smärtan, sa han till GreenBiz. Vissa kan inte få någon att svara på deras samtal.

President Joe Biden åberopade lagen om försvarsproduktion i mars för att uppmuntra inhemsk produktion av mineraler för litiumbatterier. Men med Kina, Australien och Chile som producerar det mesta av världens litium, och Kina som tillverkar ungefär 70 procent av världens elbilsbatterier, har USA mycket att komma ikapp.

Ändå är Srinivasan optimistisk att USA kommer att lösa sin kris i leveranskedjan. Många människor "kastar idéer mot väggen", sa han, och det betyder att något måste fastna. Dessutom är han glad över att många företag äntligen har marknadsfinansiering i intervallet 100 miljoner dollar. "Människor som jag som matar FoU-pipelinen har företag som nu tittar på dessa lösningar mycket noggrant eftersom de har finansieringen att skala", sa han.

Här är vad som ser lovande ut på nära till medellång sikt:

En sluten slinga litiumjonbatteriekonomi 

En handfull företag har knäckt utmaningarna med återvinning av litiumbatterier och kommersialiserar en lovande ny teknik för att återvinna litium, kobolt och nickel från förbrukade batterier. Investerare är häller i hundratals miljoner till industrin, medan Biden-administrationen öronmärkta 3.16 miljarder dollar mot det.

En industri för återvinning av litiumbatterier skulle kunna tillhandahålla en ny källa till litium inom de närmaste åren, och utan miljö- och samhällspåverkan från utvinning av nya material.

Stig upp element i Westborough, Massachusetts, är en pionjär inom denna teknik. Den river sönder batterier, extraherar föroreningarna och lämnar efter sig värdefullt litium, kobolt och nickel i en "svart massa". Den omvandlar sedan den svarta massan till batterikatoder i ett slutet system som producerar minimalt med avfall. Tekniken är en enorm förbättring jämfört med att smälta eller bränna batterier, en enkel men ineffektiv process som producerar avfall och giftiga luftutsläpp. 

A fascinerande intervju med Ascend Elements VD Mike O'Kronley och Disruptive Investing förklarar processen och dess potential.

[Inbäddat innehåll]

Ascend Elements föredrar att kalla processen "upcycling", eftersom den omvandlar återvunnet material till en ny, helt återvunnen batterikatod som presterar lika bra eller bättre än katoder byggda av nyutvunna mineraler. Företaget har lockat 90 miljoner dollar från investerare och bygger en tillverkningsanläggning i Covington, Georgia, som kommer att öppnas senare i år, med en kapacitet för bearbetning av 30,000 XNUMX ton kasserade litiumjonbatterier och skrot per år.  

Toronto-baserade Li-cykel använder på samma sätt en sluten slinga och bygger anläggningar i Arizona, Alabama och New York. Den förväntar sig att ha totalt 65,000 XNUMX ton litiumjonbatteri bearbetningskapacitet årligen över sina "ekrar" i Nordamerika och Europa, och har nyligen ökat $ 200 miljoner från metallproducenten och råvaruhandlaren Glencore.

Även om det ännu inte finns tillräckligt många förbrukade elbilsbatterier för att skala upp den begynnande återvinningsindustrin (eller upcycling) industrin, experter förutse att från och med 2025 kommer 398,000 XNUMX ton batterier att börja åldras från EV-applikationer i USA på kort sikt, sa Srinivasan att skrot från batteritillverkning är en potentiell källa till litium.  

Mineralåtervinning kan hjälpa men kommer inte att lösa krisen med litiumtillförsel, sa experter. Och en utmaning med längre räckvidd, varnade Srinivasan, är att skapa elbilsbatterier utan kobolt och nickel på grund av dessa minerals problem med leveranskedjan. Återvinning av kobolt och nickel är det som gör uppcykling av litiumbatterier kostnadskonkurrenskraftig, och utan dessa mineraler kan upcycling vara mindre attraktivt, sa han.

Bryta nya geotermiska källor för litium

Brytning av nya litiumkällor måste vara en del av lösningen, och geotermiska källor erbjuder en potentiellt mer hållbar försörjning än traditionella metoder för utvinning från dagbrott eller saltslätter. Ansträngningar för att utvinna litium från geotermiska källor som ligger bakom det stora Saltonhavet i Kaliforniens Imperial Valley verkar särskilt lovande och kan bli operativa inom några år.

Geotermiska anläggningar fungerar genom att pumpa från djupt underjordiska en komplex saltlösning som absorberar jordens värme och är berikad med litium och andra mineraler. Geotermiska anläggningar omvandlar den värmen till el.

Flera företag i Imperial Valley som driver 11 geotermiska energianläggningar utvecklar teknologier för att utvinna och bearbeta litium från den geotermiska saltlösningen för att sälja till elbilsbatterimarknaden. 

Hälsoproblemet måste lösas parallellt med att man utvecklar denna litiumindustri eftersom man behöver en hälsosam miljö för att arbeta.

"Alla tre företagen befinner sig i olika stadier när de närmar sig mållinjen, men det händer verkligen", säger Michael McKibben, forskningsprofessor vid University of California, Riverside, som tillsammans leder ett forskningsanslag på 1.2 miljoner dollar från Department of Energy för att bedöma det långsiktiga hållbarhet för litiumkällor under Saltonhavet.

McKibben sa att preliminära uppskattningar visar att de stora litiumreserverna kan försörja 85 procent av den nuvarande världsproduktionen och hålla i minst 75 år. 

EnergySource Minerals of San Diego är längst med. Det äger en anläggning och skalar upp för kommersiell drift inom det närmaste och ett halvt året. Berkshire Hathaway Energy Co., som äger 10 av de 11 geotermiska anläggningarna, testar litiumextraktion under de kommande 18 månaderna på en av sina geotermiska platser. Man räknar med att nå kommersiell produktion av litium 2026.

"För mig är den stora frågan om Berkshire Hathaway kan göra det på de återstående 10 anläggningarna," sa McKibben.

Statens Lithium Valley Commission, som leds av miljörättsadvokaten Silvia Paz, föreställer sig en komplett försörjningskedja för batteritillverkning och återvinning i Imperial Valley som skulle kunna ge bra betalda jobb i en av Kaliforniens fattigaste regioner.  

Geotermiska källor är fortfarande några år borta, men en stötesten är giftigt damm frigörs av det torkande Saltonhavet som är kopplat till astma och andra åkommor i närliggande samhällen. "Hälsoproblemet måste lösas parallellt med utvecklingen av denna litiumindustri eftersom du behöver en hälsosam miljö för att arbeta", sa McKibben.

Dessutom undersöker Lithium Valley Commission en särskild skatt för lokala samhällen eller någon mekanism för att säkerställa att intäkterna flyter tillbaka till invånarna, sa han.

"Det finns mycket hopp om att [Saltonhavet] kommer att förändra saker", sa Srinivasan, "men det måste komma ombord, och det måste vara kostnadseffektivt."