Implementation of a decision model for supply chain security based on economic and environmental assessments of battery grade Nickel class 1 production processes

Abstract

[ES] Las baterías de los vehículos eléctricos tienen el potencial de revolucionar el transporte y mitigar los problemas medioambientales en comparación con los motores de combustión. en comparación con los motores de combustión gracias a su tren motriz de cero emisiones. Sin embargo, muchas materias primas críticas como el Níquel cobalto y litio se utilizan como materiales catódicos en la industria de las baterías. La cadena de suministro y la sostenibilidad son algunas desventajas a tener en cuenta. Dentro de las baterías modernas, las químicas con alto contenido en Níquel han reforzado su cuota de mercado. Esta Esto se debe en parte al hecho de que el Níquel es en general más abundante que el Cobalto en todo el mundo, menos caro y consigue mayor energía que las baterías de iones de litio de primera generación con mayor contenido de cobalto. Por eso es útil sustituir baterías baterías, como el cobalto o el manganeso, con un mayor contenido de níquel. En cuanto a la producción real de baterías, existen algunas baterías eficientes que se están implantando, como las LFP y las químicas basadas en níquel como la NMC o la NCA, que se comercializan en la actualidad. Aunque las LFP tienen excelentes térmicas y químicas, las baterías de níquel tienen una mayor densidad energética y eficiencia, lo que permite una mayor autonomía en vehículos eléctricos con un menor peso. vehículos eléctricos con menos peso, lo que las hace muy populares. Esta tesis consiste en el estudio de las alternativas actuales y futuras del proceso de producción del níquel, ya que aún está por desarrollar plenamente y aún se desconoce cómo afectarán las diferentes alternativas de producción, minerales lateríferos y sulfurosos, al mercado de las baterías. En Para comparar la producción de níquel destinado a las pilas, tanto en los yacimientos lateríferos como en los sulfurosos, existen dos herramientas de análisis que dos herramientas de análisis para evaluar los parámetros de decisión: un Análisis Parcial del Ciclo de Vida y un Coste del Ciclo de Vida. El El Análisis del Coste del Ciclo de Vida se refiere al consumo energético en cada etapa de la extracción y cómo afecta al impacto medioambiental. impacto medioambiental. Para el Coste del Ciclo de Vida se realizará un estudio del mercado del níquel, de la cantidad de níquel que se utilizará en las baterías y de los costes económicos de cada proceso. para completar la evaluación es necesario investigar los costes económicos de cada proceso. Después, los resultados de los procesos de extracción que arroje el análisis se escalarán y se introducirán en una matriz de decisión. Esta matriz se utilizará para presentar los resultados finales sobre cuál es el proceso de extracción más eficiente desde el punto de vista de los costes y del medio ambiente. para invertir en níquel para baterías.

[EN] The batteries for electric vehicles hold the potential to revolutionize transportation and mitigate environmental concerns in comparison to combustion engines due to their zero emission drive train. However, many critical raw materials such as Nickel, Cobalt and Lithium are used as cathode materials in the battery industry. The supply chain and sustainability are some disadvantages to take into account. Within modern batteries high Nickel chemistries have strengthened their market share. This is partly due to the fact that Nickel is generally more abundant than Cobalt around the world, less expensive and achieves higher energy than first generation Lithium Ion Batteries with a higher Cobalt content. Therefore it is useful to substitute battery materials like Cobalt or Manganese via a higher Nickel content. In terms of actual battery production, there are some efficient batteries which are being implemented such as LFP and nickel based battery chemistries such as NMC or NCA which are nowadays commercialized. Although LFPs have excellent thermal and chemical stability propierties, Nickel based batteries have higher energy density and efficiency, allowing for higher ranges in electric vehicles with less weight, making them popular. This thesis consists on the study of actual and future alternatives of the nickel production process, since it is yet to full develop and it is yet unknown how the different production alternatives, lateride and sulphide ores, will affect to the battery market. In order to compare the nickel production for battery application in both lateride and sulphide ores, there are two analysis tools that are going to be implemented to scale the decision parameters: a partial Life Cycle Assesment and a Life Cycle Cost. The Life Cost Assesment would be referred to the energetical consumption at each stage of the extractions and how that affects to the enviromental impact. For the Life Cycle Cost a study of the nickel market, the quantity of nickel for further battery usage and research on the economic costs of each process cost are needed to complete the assesment. Afterwards, the extraction processes results given from the analysis would be scalated and introduced into a decision matrix. This will be used to present the final results on which is the most cost- and enviromentally efficient extraction process to choose in order to invest on nickel for battery application.