The opportunities and challenges for circular business in the lithium-ion battery value chain

Abstract

The UNFCCC’s Paris Agreement targets on climate change and the aim to reduce emissions on the energy intensive sectors, transportation, and energy production, creates enormous pressure to electrify mobility and to expand the amount of energy storage solutions. lithium-ion batteries store high-capacity power, and are used on a wide set of application, to drive Electrical Vehicle, consumer electronics, industrial robots, and production equipment, but their usage comes at a heavy environmental and social cost. It also requires adapting these sectors to view lithium as a scarce material, that should be recovered and reused. To tackle the unwanted ripple effects of electrification of the world, circular economy aims to address the depletion of natural resources by slowing, narrowing and closing the resource loops. This study draws on prior literature to illustrate a foundation for circular economy of lithium-ion batteries, explain the development of lithium-ion batteries’ circular supply chains into circular value chains, and identify circular business model strategies. The empirical purpose of this thesis is to clearly illustrate the structure of the lithium-ion battery value chain in Finland and identify the challenges and opportunities for circular business within the value chain. This study focuses on defining the extent of adoption of circular business models in the rapidly developing lithium-ion battery ecosystem in Finland. The methodology for this thesis is a qualitative research method, the inductive interpretive theory building approach. The research data is collected through 16 semi-structured interviews of different stakeholders throughout the value chain. With the inductive approach, this study was able to summarize the perceptions and experiences of the experts in the field and identify key challenges the actors are facing. The findings also include analysis of the gaps in the value chain and assessment of the opportunities for future circular business. In regard to policymaking, this thesis also contributes to the Finnish National Battery Strategy 2025.

EU:n tavoitteet ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ja päästöjen vähentämiseksi etenkin energiaintensiivisillä aloilla, kuten liikenne ja energian tuotanto, luo paineen liikenteen sähköistämiselle sekä energianvarastointiratkaisujen etsimiselle. Litiumioniakut ovat tehokas ratkaisu akuuttiin ongelmaan, mutta niiden käyttöön sisältyy ympäristöllisiä haittavaikutuksia. Maailman sähköistymisestä seuraavien ei-toivottujen sivuvaikutusten torjuntaan voidaan soveltaa kiertotalouden periaatteita, joissa materiaalvirtoja hidastamalla, kaventamalla ja sulkemalla voidaan pysäyttää luonnonvarojen liiallinen kulutus. Tämä tutkimus pohjautuu aiempaan tutkmukseen kiertotaloudesta selventäessään toimitusketjujen kehittymisen kiertotalouden arvoketjuiksi sekä tunnistaessaan kiertotalouden liiketoimintamalleja. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on ilmaista selkeästi Suomen litiumioniakkujen arvoketjun rakenne sekä tunnistaa kiertotalouden haasteet ja mahdollisuudet joita arvoketjuun sisältyy. Tämän tutkimuksen painopiste on ymmärtää kiertotalouden liiketoimintamallien omaksumisaste nopeasti muuttuvalla litiumioniakku-alalla Suomessa. Tutkimusmenetelmänä käytetään laadullista tutkimusotetta, jossa omaksutaan induktiivinen tulkinnallinen teorian rakennus näkökulma. Tutkittava data koostettiin 16 semi-strukturoidun haastattelun avulla. Haastateltavina olivat eri sidosryhmien jäsenet läpi arvoketjun. Induktiivisen tulkinnallisen näkökulman avulla tutkmus onnitui tiivistämään alan johtavien asiantuntijoiden kokemukset ja näkemykset alasta sekä kartoittamaan keskeisimmät haasteet, joita alan toimijat kohtaavat. Tutkimustuloksista käy myös ilmi arvoketjun puuttuvat toimijat sekä tulevaisuuden kiertotalouden liiketoimintaa mahdollistavat tekijät.