ENERGIA RENOVÁVEL
Quem vai ganhar a guerra das baterias?
Arquiteto Sênior de Projetos e Diretor Executivo do PreScouterPesquisador Avançado de Grau no PreScouterOs avanços na tecnologia de baterias e a eletrificação do automóvel contri-buíram enormemente para a mudança do cenário tecnológico que vemos ao nosso redor.
Hoje, a corrida é entre tecnologias de bateria para reivindicar o primeiro lugar em uma variedade de aplicações. Em última análise, o ajuste entre a tecnologia / química da bateria e os requisitos exigidos por essas aplicações determinará os vencedores dessa guerra.
As baterias de íons de lítio (LIBs) existem desde a década de 1980 , mas a recente adoção de LIBs em veículos elétricos (EVs) tem impulsionado o desenvolvimento de novas e melhores químicas de baterias. Um relatório recente r eleased por PreScouter detalhes o estado atual do mercado de LIB para veículos elétricos e como o mercado vai evoluir na próxima década.
De acordo com o relatório, fatores externos impulsionarão a adoção de baterias, com os principais impulsionadores sendo a evolução dos custos das principais matérias-primas, projeções de oferta / demanda e investimentos no espaço dos principais players e governos.
Demanda de lítio deve dobrar
Com o aumento da adoção de VEs e a crescente demanda por armazenamento de energia, a demanda de lítio de aplicações automotivas alcançou mais de 34.000t LCE (equivalente de carbonato de lítio) em 2017 e está prevista para mais do que o dobro até o final da década.
Pesquisa e desenvolvimento levaram a grandes avanços no desempenho da bateria, mas preocupações com segurança continuam sendo uma desvantagem dessas tecnologias de baterias, já que muitas contêm cobalto, que é tóxico e perigoso para humanos , e pode contribuir para a degradação térmica da bateria em temperaturas elevadas. . Outros fatores considerados na escolha de químicas de baterias relevantes incluem custo, tempo de vida, desempenho e densidade de energia e potência.
A geopolítica das baterias
A geopolítica é um fator externo chave que pode influenciar o desenvolvimento de baterias. As principais matérias-primas utilizadas na produção de LIBs que podem ser afetadas pela geopolítica são principalmente cobalto, níquel e lítio.
- Cobalto: O principal produtor mundial de cobalto é a República Democrática do Congo (RDC), que responde por 50% do recurso global e 64% da produção de cobalto em 2017. Até 2025, a República Democrática do Congo responderá por 80% do cobalto global. Produção. Espera-se que a demanda triplicará para mais de 300.000 toneladas até 2040, provavelmente aumentando o preço desse recurso.
- Níquel: Baterias de níquel-manganês-cobalto (NMC) evoluíram usando três vezes menos cobalto em baterias mais novas, substituindo o teor de cobalto por níquel. Embora o preço do níquel tenha caído recentemente, a forte demanda de níquel proveniente dessas novas baterias já está levando a um aumento no preço. O preço do níquel aumentou mais de 20% em 2019, já que os estoques mantidos em depósitos em todo o mundo registrados na Bolsa de Metais de Londres caíram para mínimas plurianuais. O mercado de níquel vale mais de US $ 30 bilhões por ano. O suprimento global de 2,2 milhões de toneladas por ano é produzido principalmente na Indonésia (23%) e nas Filipinas (18%) - com uma enorme quantidade de 30 outros países respondendo pelos 59% restantes.
- Lítio: o lítio representa um mercado de US $ 3,2 bilhões, com o consumo atual aumentando de 240.000 toneladas para 1,7 milhão de toneladas em 2040. Os principais países produtores de lítio incluem a Austrália, a Argentina e o Chile. A China tem uma influência material no mercado, controlando a maioria das instalações de conversão química usadas para atualizar os concentrados. Além disso, vários produtores de lítio de topo estão sedeados na China, incluindo a Tianqi Lithium e a Jiangxi Ganfeng. No entanto, os preços do lítio deverão cair devido à oferta superando a demanda.
Um resumo dos principais produtos químicos de baterias de íons de lítio no mercado
Baterias de Níquel-lítio-manganês-óxido de níquel (NMC) : as baterias NMC respondem por quase 28% das vendas globais de EV, e a Fitch prevêque a participação no mercado crescerá para 63% até 2027. A bateria NMC possui alta vida útil. grades e redes muito instáveis, com produtos comerciais apresentando um estado de carga de 60% (SOC) superior a 6.000 ciclos a 90% de profundidade de descarga (DOD).
O SOC é a razão entre a capacidade da bateria da corrente e a capacidade nominal. Em aplicativos EV, o SOC é usado para determinar o intervalo do EV. O DOD refere-se a quantidade de energia que entra e sai da bateria em um determinado ciclo. Indica a porcentagem da bateria descarregada em relação à capacidade total da bateria.
Baterias de óxido de níquel-cobalto e óxido de alumínio (NCA): As baterias NCA estão se tornando cada vez mais importantes nos motores elétricos e no armazenamento em rede devido ao recente aumento na densidade de energia (> 280 Wh / kg), que anteriormente era de 150-220 Wh / kg alcance. As baterias NCA requerem uma pequena quantidade de materiais ativos, mas podem fornecer uma maior densidade de energia. Eles também são mais estáveis que as baterias NMC devido à adição de alumínio.
Baterias de fosfato de ferro de lítio (LFP): A demanda geral do mercado por LFP dobrará para mais de 200.000 toneladas / ano. Espera-se que a região da Ásia-Pacífico domine o mercado, com a principal aplicação sendo os automóveis. Com faixas de operação de -4,4 graus Celsius a 70 graus Celsius, as baterias LFP lidam com variações muito maiores de temperatura do que outras químicas. Eles também têm uma taxa de auto-descarga ligeiramente mais alta e baixa voltagem de célula (3.3V). "Vazamentos térmicos", que ocorrem quando a temperatura de uma bateria aumenta continuamente, são menos comuns para uma bateria LFP, já que ela não requer cobalto.
Baterias de Óxido de Cobalto Lítio (LCO) e Óxido de Manganês de Lítio (LMO): As baterias LCO (somente cobalto) e LMO (somente manganês) são precursoras de baterias NMC e NCA. As baterias LMO são normalmente usadas junto com as baterias NMC nos EVs. Este tipo de bateria foi introduzido pela primeira vez no Mitsubishi i-MiEV com as baterias da Toshiba. As misturas LMO-NMC são encontradas nas baterias dos modelos mais antigos da Nissan Leaf devido às suas vantagens de custo. Em 2018, o Nissan Leaf lançou uma mistura de LMO / NMC com um tamanho de bateria de 40 kWh, e as baterias foram fabricadas pela AESC / LG Chem.
Tendências atuais no mercado de EV
Atualmente, as baterias com cobalto (NMC / NCA) são preferidas devido à sua alta densidade de energia. No entanto, a segurança continua sendo um problema, já que os NMC e NCA são propensos a fugas térmicas - especialmente à medida que os dispositivos diminuem. As fugas térmicas podem ser causadas por sobrecarga, uma falha interna, danos físicos à bateria, um ambiente quente ou uma combinação dos itens acima.
As baterias LFP oferecem uma chance significativamente reduzida de fuga térmica, mas fornecem energia relativamente baixa e não contêm cobalto. Embora uma bateria LFP tenha menor ciclo de vida útil, ela é amplamente usada na China e, como tal, os chineses (e os mercados globais) se beneficiam dessa infraestrutura de fabricação e cadeia de suprimentos bem desenvolvidas.
As químicas da NMC se tornaram a tecnologia preferida dos fabricantes de equipamentos originais na indústria automotiva nos últimos anos. Isso pode mudar à medida que as empresas estão trabalhando para implantar baterias contendo menos cobalto, devido aos altos preços e preocupações com a toxicidade.
Hoje, a química de LFP domina o mercado chinês com mais de 44% da demanda total de química da bateria. Embora o resto do mundo prefira produtos químicos NMC, o domínio da China sobre o setor na próxima década aumentará as vantagens do LFP em comparação com o NMC. Os vastos recursos da China em materiais terrestres, como o fosfato, também levam a uma preferência por essa química.
Previsão
De acordo com nossa pesquisa, o NMC será o primeiro a dominar o setor de VE no início dos anos 2020, mas será ultrapassado pelas baterias LFP quando um novo aumento nos preços do cobalto coincidir com um aumento na densidade de energia da LFP alcançada por P & D.
O aumento no custo do cobalto também aumentará o preço das células NMC em comparação com as células LFP, pois elas contêm cobalto, acelerando assim o favorecimento do mercado para a LFP.
Se a LFP ganhar participação de mercado em relação ao NMC, o mercado chinês se tornará o centro do segmento de veículos elétricos, com os principais interessados e as competências em pesquisa e desenvolvimento, fabricação e produtos comerciais.
