Cómo satisfacer la creciente necesidad mundial de baterías de iones de litio

Se preve que la producción mundial de baterías de iones de litio crezca 10 veces en la próxima década, una tendencia al aumento que ya se notó en la década pasada. Esto tendrá un efecto en cadena sobre la demanda de tecnología de calentamiento fiable y eficiente.

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La batería de iones de litio ya ha reconfigurado la forma en la que vivimos al permitir la proliferación de teléfonos móviles y tabletas. Ahora, la tecnología está ayudando a impulsar la electrificación del transporte y la transición hacia las energías renovables. De hecho, la batería de iones de litio se ha vuelto un elemento tan vital para el progreso tecnológico que en 2019 sus inventores recibieron el Premio Nobel de Química.

La cúspide del auge de la batería

Desde la década de 1990, el crecimiento en la producción de baterías de iones de litio se vio impulsado por la creciente demanda de productos electrónicos de consumo portátiles, como teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles. Sin embargo, si bien este seguirá siendo un segmento importante, el desarrollo de vehículos eléctricos provocará un aumento en la demanda de baterías. La Comisión Europea ha estimado que el mundo tendrá entre 50 y 200 millones de automóviles eléctricos para 2028, frente a 4 millones en 2018, y hasta 900 millones de vehículos para 2040.

Además, la transición a fuentes de energía renovables aumentará la demanda de baterías de iones de litio para almacenamiento. Dado que la energía solar y eólica son fuentes intermitentes, no son tan fiables como los combustibles fósiles. Sin embargo, al proporcionar la capacidad de almacenamiento, las baterías de iones de litio podrían hacer que la energía renovable sea mucho más fiable y viable.

«Las baterías de iones de litio son un enorme facilitador tecnológico, y esto va a impulsar un enorme crecimiento en la capacidad de fabricación, especialmente en Europa», explica Sachin Pimpalnerkar, director del segmento internacional de energías renovables de Kanthal.

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Hay dos parámetros clave que están impulsando el crecimiento de las baterías de iones de litio: Mejora continua de la densidad energética de las baterías y drásticas reducciones de costes.

«Los vehículos eléctricos actuales tienen un rango de conducción limitado, tardan demasiado en recargarse y los costes siguen siendo demasiado altos», comenta Pimpalnerkar. «Prácticamente entre el 40 y el 50 por ciento del coste de un automóvil eléctrico está en la batería misma. Sin embargo, la densidad energética está mejorando, lo que significa que se puede obtener más energía en el mismo espacio y el precio disminuye continuamente. En algún momento, en el futuro cercano, será comparable a un motor de combustión».

Entre 2010 y 2019, el coste promedio de un paquete de baterías de iones de litio se redujo de 1160 dólares estadounidenses por kilovatio-hora a solo 156 dólares por kWh, lo cual marca una

reducción del 87 por ciento. Las proyecciones actuales apuntan a que para 2024 el precio del kWh podría caer por debajo de los 100 dólares, que es el punto en el que los vehículos eléctricos logran la paridad con el motor de combustión interna tradicional.

Expansión de la producción

Para satisfacer esta demanda, la producción actual tendrá que crecer exponencialmente durante los próximos años. Para 2023, se espera que la capacidad de fabricación en Europa ronde los 198 gigavatios-hora por año, frente a los 18 GWh en 2019. Mientras tanto, se espera que la capacidad de China en 2023 alcance los 800 GWh.

Esto tendrá un efecto dominó sobre la demanda de materias primas y componentes clave, como el cátodo. «En lo que respecta al rendimiento, el cátodo es uno de los componentes más críticos de toda la batería», explica Pimpalnerkar. «Este componente determina la densidad energética de la batería, por lo que la demanda de cátodos aumentará en proporción lineal con la demanda de celdas de batería».

¿Qué implica esto para los equipos de calentamiento?

La producción de material catódico requiere temperaturas de alrededor de 800 a 1000 grados Celsius en el proceso de calcinación. Además, en los materiales catódicos, el proceso de fabricación debe diseñarse y controlarse para garantizar niveles de pureza excepcionalmente altos. Al igual que con todos los procesos de producción industriales de alta temperatura, el desafío para los operadores de hornos es maximizar la eficiencia energética y la productividad, así como garantizar un material catódico uniforme y de alta calidad.

En función del tipo de horno, los elementos de calentamiento Globar® SiC y los módulos de calentamiento Fibrothal® se pueden utilizar en la producción de material catódico, sector en el que ofrecen la ventaja de poder controlar las temperaturas con precisión. El calentador de flujo Kanthal® también se puede utilizar para introducir gas calentado en el horno, lo que puede ayudar a mejorar aún más la productividad.

«Debido a que los sistemas de calentamiento de Kanthal les permiten a los productores alcanzar las temperaturas exactas en las zonas en las que se necesita, podrán ofrecer un polvo de cátodo de la mejor calidad con buena eficiencia energética y alta productividad», concluye Pimpalnerkar. «Esta capacidad será importante en los próximos años, ya que la demanda de baterías de iones de litio se disparará rápidamente».

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