Soddisfare la crescente domanda globale di batterie agli ioni di litio

La produzione globale di batterie agli ioni di litio, che è già aumentata in modo significativo negli ultimi dieci anni, aumenterà di dieci volte nel prossimo decennio. Ciò avrà un effetto a catena sulla domanda di tecnologia di riscaldo affidabile ed efficiente.

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La batteria agli ioni di litio ha già rimodellato il nostro modo di vivere consentendo la proliferazione di telefoni cellulari e tablet. Ora la tecnologia sta aiutando nel perseguire l'elettrificazione dei trasporti e la transizione verso le energie rinnovabili. In effetti, la batteria agli ioni di litio è diventata così importante per il progresso tecnologico che i suoi inventori hanno ricevuto il premio Nobel per la chimica nel 2019.

Picco di richieste di batterie

Dagli anni '90, l'aumento della produzione di batterie agli ioni di litio è dovuto alla crescente domanda di dispositivi elettronici di consumo portatili come smartphone, tablet e laptop. Tuttavia, sebbene questo rimarrà un segmento significativo, lo sviluppo di veicoli elettrici innescherà un ulteriore aumento della domanda di batterie. La Commissione europea ha stimato che nel mondo ci saranno tra i 50 ei 200 milioni di auto elettriche entro il 2028, rispetto ai 4 milioni nel 2018 e persino 900 milioni di veicoli entro il 2040.

Inoltre, il passaggio alle fonti energetiche rinnovabili aumenterà la domanda di batterie agli ioni di litio per lo stoccaggio. Poiché l'energia solare ed eolica sono fonti intermittenti, non sono affidabili come i combustibili fossili. Tuttavia, fornendo la capacità di stoccaggio, le batterie agli ioni di litio potrebbero rendere l'energia rinnovabile molto più affidabile e praticabile.

"Le batterie agli ioni di litio sono un enorme attivatore tecnologico e questo porterà a un'enorme crescita della capacità di produzione, specialmente in Europa", afferma Sachin Pimpalnerkar, Global Segment Manager del reparto Energie rinnovabili di Kanthal.

Sachin_Pimpalnerkar 2x3.jpgOttenere di più con meno

Due parametri chiave stanno alimentando la crescita della batteria agli ioni di litio: il miglioramento continuo della densità energetica delle batterie e la drastica riduzione dei costi.

"Oggi, i veicoli elettrici hanno un'autonomia limitata. Ci vuole troppo tempo per ricaricarli e i costi sono ancora troppo alti", afferma Pimpalnerkar. "Quasi il 40-50% del costo di un'auto elettrica riguarda la batteria stessa. Tuttavia, la densità di energia continua a migliorare, il che significa che è possibile ottenere più energia nella stessa area. Anche il prezzo è in continuo calo. A un certo punto in un futuro prossimo, sarà paragonabile a un motore a combustione interna".

Tra il 2010 e il 2019, il costo medio di una batteria agli ioni di litio è sceso da $ 1.160 per kilowattora a soli $ 156 per kWh: un

calo dell'87%. Le previsioni attuali ipotizzano che il prezzo potrebbe scendere al di sotto di $ 100 per kWh entro il 2024. Questo è il punto in cui i veicoli elettrici possono essere equiparati al tradizionale motore a combustione interna.

Espansione della produzione

Per soddisfare questa domanda, la produzione attuale deve crescere in modo esponenziale nei prossimi anni. In Europa è prevista una capacità produttiva di circa 198 gigawattora all'anno entro il 2023, rispetto ai 18 GWh nel 2019. Nel frattempo, la capacità della Cina dovrebbe raggiungere gli 800 GWh nel 2023.

Di conseguenza, ciò avrà anche un impatto sulla domanda di materie prime e componenti chiave, come il catodo. "Il catodo è uno dei componenti più importanti dell'intera batteria in termini di prestazioni", spiega Pimpalnerkar. "Determina la densità di energia della batteria e la domanda di catodi aumenterà in proporzione diretta alla domanda di celle della batteria".

Cosa significa per le apparecchiature di riscaldo

Per la produzione di materiale catodico, nel processo di calcinazione sono necessarie temperature comprese tra 800 e 1.000 gradi Celsius. Inoltre, il processo di produzione deve essere progettato e controllato in modo tale da poter ottenere livelli di purezza eccezionalmente elevati nei materiali catodici. Come per tutti i processi di produzione industriale ad alta temperatura, la sfida per chi usa i forni è massimizzare l'efficienza energetica e la produttività producendo allo stesso tempo un materiale catodico affidabile e di alta qualità.

A seconda del tipo di forno, è possibile utilizzare gli elementi riscaldanti Globar® SiC e i moduli di riscaldo Fibrothal® nella produzione di materiale catodico, dove si possono regolare con precisione le temperature. Il Flow Heater Kanthal® può essere utilizzato anche per insuflare gas riscaldato nei foni, aumentandone ulteriormente la produttività.

"Poiché i sistemi di riscaldo Kanthal consentono ai produttori di raggiungere le temperature esatte nelle zone in cui è necessario, le polveri catodiche che si ottengono sono della migliore qualità, con una buona efficienza energetica e un'elevata produttività", afferma Pimpalnerkar. "Questo sarà importante nei prossimi anni, poiché la domanda di batterie agli ioni di litio sta crescendo rapidamente".

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