Should Cost per batteria agli ioni di litio NMC111

Di quanto dovrebbero diminuire i prezzi delle batterie NMC111?

.

Apparecchi Elettrici Should Cost

Nell'ultimo anno abbiamo registrato forti diminuzioni dei prezzi del nichel, cobalto e manganese.
Poichè l'aumento del prezzo di questi metalli era stata la determinante dell'aumento del prezzo delle batterie elettriche nel ciclo 2021-2022, può essere utile chiederci di quanto potrebbero/dovrebbero diminuire i prezzi di queste batterie in relazione al minor prezzo dei tre metalli.

Secondo le previsioni di Goldman Sachs da oggi fino al 2030 ci si aspetta un ribasso del prezzo medio annuale delle batterie per l'automotive dell'11%. Questo comporterebbe che già verso il 2025 i costi di produzione delle auto elettriche (EV) dovrebbero eguagliare quelli delle auto con motori a combustione senza l'aiuto di sussidi da parte dello stato. (fonte: Sole 24 ore)

Per osservare le variazioni di prezzo delle batterie elettriche si può adoperare lo strumento dello Should Cost presente nella sezione tools sul sito di PricePedia.
In questo articolo si mostrerà un possibile utilizzo di questo strumento per valutare la possibile diminuzione di una specifica batteria. Per poter effettuare un'analisi dettagliata occorre, infatti, scegliere una batteria specifica su cui concentrarsi e successivamente individuare i principali materiali necessari alla costruzione della stessa.

La batteria scelta come oggetto di questa analisi è la batteria al litio[1] di tipo NMC111,[2] caratterizzata dall'uguaglianza di peso di nickel, manganese e cobalto.
Questi tre metalli vengono combinati assieme al litio per la costruzione del catodo. Il litio è utilizzato assieme alla grafite per formare l'anodo. Altri due metalli che sono utilizzati per la produzione di queste batterie sono:

  • il rame che è utilizzato per la realizzazione del circuito esterno; [3]
  • l'alluminio utilizzato per l'involucro esterno della batteria.

Calcolo dello Should Cost

Per calcolare lo should cost si procede attraverso due fasi distinte: la prima è la Cost Breakdown Analysis e la seconda è il calcolo vero e proprio dello Should Cost attraverso l'utilizzo dei Cost Drivers.

Cost Breakdown Analysis

La Cost Breakdown Analysis (analisi della suddivisione dei costi) comporta la scomposizione dettagliata dei costi totali di un prodotto o servizio in componenti specifiche. L'obiettivo di questa prima analisi è identificare e comprendere i fattori che contribuiscono ai costi complessivi.
E' utile produrre questa scomposizione distinguendo gli input di produzione in due gruppi distinti. Nel primo gruppo devono essere considerati quegli input che concorrono a determinare il peso del prodotto finale (ad esempio in questo caso i metalli). Nel secondo gruppo vanno considerati gli altri input. In questo modo l'incidenza del primo gruppo di input sul costo totale del prodotto può essere fatta passando attraverso il loro peso.

Cost Breakdown Analysis dei materiali

Nella tabella di seguito riportata si mostrano i costi specifici dei materiali necessari per la produzione di un Kg di batterie NMC111. Nella prima colonna è riportato il peso dell'input necessario per produrre 1 Kg di batterie NMC111; nella seconda colonna il prezzo del metallo a gennaio 2022; nella terza colonna il relativo costo e nella quarta l'incidenza sul costo totale dei materiali utilizzati.

Should Cost batterie NMC111
MaterialePeso in KgPrezzo in euro al KgCosto in euro per produrre 1 kg di batteriaPercentuale sul costo totale dei materiali
Litio0.1015.911.5910.8%
Nichel0.1820.553.7025.0%
Manganese0.183.240.584.0%
Cobalto0.1843.297.7952.7%
Rame0.088.680.694.7%
Grafite0.201.000.201.3%
Alluminio0.082.810.221.5%
Totale materiali1.0095.4914.79100.0%

 
Dai risultati riportati in questa tabella si evince che il costo dei materiali di produzione al Kg di una batteria NMC111 è, ai prezzi di gennaio 2022, di 14.8 euro. Tra i materiali utilizzati nel processo produttivo il prezzo del cobalto incide più della metà (il 52%) sul costo totale dei materiali utilizzati. Oltre al cobalto gli altri due materiali più impattanti sul costo totale sono il nichel ed il litio, che rappresentano rispettivamente il 25% ed il 10.8% del costo totale dei materiali.

Cost Breakdown Analysis degli input non materiali

Oltre al costo dei materiali, per la produzione delle batterie NMC111 sono necessari altri input che vanno dai costi di trasporto, dell'energia, del lavoro, dei servizi effettivi o figurati come l'uso dei macchinari e impianti. Calcolare la scomposizione dei costi di questi input può risultare molto complesso. Può essere però ragionevole, calcolare la loro incidenza per passi successivi, introducendo alcune approssimazioni. La loro incidenza sul totale dei costi di un Kg di batteria può essere, infatti, calcolata dalla differenza tra il prezzo di vendita al Kg della batteria e il costo dei materiali, precedentemente calcolato. Possiamo considerare, come prezzo approssimato, il prezzo medio delle importazioni UE di batterie agli ioni al litio, pari a 30 euro al Kg.
Da questa informazione si deduce quindi che il costo del totale dei materiali e del totale degli input non materiali incide, ciascuno, per il 50%.
Per scomporre il totale degli input non materiali è possibile considerare che tutti questi input sono composti da energia e lavoro, in parte svolto internamente all'impresa, in parte svolto esternamente, incluso nei servizi acquistati. E' ragionevole ipotizzare che la divisione tra energia e lavoro sia rispettivamente di 1/5 e 4/5.

Cost Drivers

Come Cost Drivers abbiamo utilizzato i prezzi di mercato dei diversi metalli considerati, un indice di prezzo per l'energia e per il lavoro l'indice di prezzo al consumo nell'area Euro, sotto l'ipotesi che il costo del lavoro risulti sostanzialmente stabile a prezzi costanti.

Should Cost

Inserendo i risultati della Cost BreakDown Analysis e i Cost Drivers sopra descritti, abbiamo utilzzato il tool Shoold cost di PricePedia per calcolare la dinamica dei probabili costi di produzione delle batterie agli ioni di litio NMC111.
Il grafico che segue riporta i risultati ottenuti.

Should Cost

Dal grafico emerge che nel mese di novembre 2023 i costi di produzione delle batterie NMC111 sono diminuiti del 16% rispetto ai valori registrati a novembre 2022.
In termini di media annua la variazione del 2023 è stata del -12.4%.

Conclusioni

L'analisi descritta in questo articolo, giustifica sulla base dei costi un aumento dei prezzi annui delle batteria agli ioni di litio del 18% e del 35.6% rispettivamente nel 2021 e 2022.
Sempre sulla base delle dinamica dei costi è possibile stimare una diminuzione del prezzo di queste batteria del -12.4% nel 2023. Attraverso lo strumento dello should cost è possibile tradurre le informazioni disponibili sui prezzi di mercato delle commodity e dell'inflazione al consumo in stime robuste della dinamica dei costi di prodotti complessi come ad esempio le batterie agli ioni di litio NMC111.


[1] Nelle batterie agli ioni di litio, durante la ricarica della batteria gli ioni si spostano dal catodo all'anodo generando una differenza di potenziale elettrico tra le due parti della batteria. Questa differenza di potenziale (o tensione elettrica), è ciò che fornisce la spinta agli elettroni per fluire attraverso il circuito esterno, generando così corrente elettrica.
[2] Abbiamo considerato questa specifica batteria solo come caso di studio. Potremmo aver considerato molte altre specifiche batterie. I calcoli fatti per la batteria NMC11 possono essere replicati per qualsiasi altra batteria.
[3] Il "circuito esterno" di una batteria si riferisce ai componenti elettronici esterni alla cella chimica, come connettori, cavi, circuiti di controllo, elettronica di gestione della batteria (BMS - Battery Management System), e altri componenti del sistema di gestione e controllo della batteria.