Atendendo à crescente necessidade mundial de baterias de íons de lítio

A bateria de íons de lítio já reformulou a forma como vivemos, permitindo a proliferação de telefones celulares e tablets. Agora, a tecnologia está ajudando a impulsionar a eletrificação do transporte e a transição para a energia renovável. Na verdade, a bateria de íons de lítio tornou-se tão essencial para o progresso tecnológico que em 2019 seus inventores receberam o Prêmio Nobel de Química.

À beira do auge de uma bateria

Desde a década de 1990, o crescimento da produção de baterias de íons de lítio foi impulsionado pela crescente demanda por eletrônicos portáteis de consumo, como smartphones, tablets e laptops. No entanto, embora este continue a ser um segmento significativo, o desenvolvimento de veículos elétricos deve desencadear um aumento na demanda por baterias. A Comissão Europeia estimou que o mundo terá entre 50 milhões e 200 milhões de carros elétricos até 2028, em comparação com os 4 milhões em 2018, e até 900 milhões de veículos em 2040.

Além disso, a transição para fontes de energia renováveis deve aumentar a demanda por baterias de íons de lítio para armazenamento. Visto que as energias solar e eólica são fontes intermitentes, elas não são tão confiáveis quanto os combustíveis fósseis. No entanto, ao fornecer capacidade de armazenamento, as baterias de íons de lítio podem tornar a energia renovável muito mais confiável e viável.

“As baterias de íons de lítio são um grande facilitador tecnológico e vão impulsionar um tremendo crescimento na capacidade de fabricação, especialmente na Europa”, afirma Sachin Pimpalnerkar, gesto global de segmento para energias renováveis na Kanthal.

Mais por menos

Dois parâmetros fundamentais estão alimentando o crescimento da bateria de íons de lítio: a melhoria contínua da densidade de energia das baterias e as reduções drásticas nos custos.

“Os veículos elétricos atuais têm autonomia limitada, demoram muito para recarregar e os custos ainda são muito altos”, diz Pimpalnerkar. “Cerca de 40% a 50% do custo de um veículo elétrico está na própria bateria. No entanto, a densidade de energia está melhorando, o que significa a possibilidade de armazenar mais energia no mesmo espaço, e o preço está cada vez menor. Em um futuro bem próximo, se tornará comparável a um motor de combustão.”

Entre 2010 e 2019, o custo médio de uma embalagem de baterias de íons de lítio caiu de US$ 1.160 por quilowatt-hora para apenas US$ 156 por kWh, uma

redução de 87%. As projeções atuais sugerem que, até 2024, o preço poderá baixar para menos de US$ 100 por kWh, ponto em que os veículos elétricos alcançam a paridade com o motor de combustão interna tradicional.

Expansão da produção

Para atender a essa demanda, a produção atual precisará crescer exponencialmente nos próximos anos. Até 2023, a capacidade de produção na Europa deve ser de cerca de 198 gigawatts-hora por ano, em comparação com 18 GWh em 2019. Enquanto isso, a capacidade da China em 2023 deve chegar a 800 GWh.

Isso terá um efeito multiplicador sobre a demanda por matérias-primas e componentes essenciais, como o cátodo. “O cátodo é um dos componentes mais importantes de toda a bateria no que diz respeito ao desempenho”, explica Pimpalnerkar. ”É ele que determina a densidade de energia da bateria, por isso a demanda por cátodo aumentará em proporção linear com a demanda por células de bateria.”

Significado para os equipamentos de aquecimento

A produção de material catódico requer temperaturas de cerca de 800 a 1.000 °C no processo de calcinação. Além disso, o processo de fabricação deve ser projetado e controlado para garantir níveis de pureza excepcionalmente altos nos materiais do cátodo. Como acontece com todos os processos de produção industriais de alta temperatura, o desafio para os operadores de forno é maximizar a eficiência energética e a produtividade, garantindo um material catódico consistente e de alta qualidade.

Dependendo do tipo de forno, os elementos de aquecimento Globar® SiC e os módulos de aquecimento Fibrothal® podem ser usados na produção de material catódico, onde oferecem a vantagem de poder controlar as temperaturas com precisão. O Kanthal® Flow Heater também pode ser usado para introduzir gás aquecido no forno, o que pode ajudar a aumentar ainda mais a produtividade.

“Como os sistemas de aquecimento da Kanthal permitem que os produtores atinjam as temperaturas exatas nas zonas em que são necessárias, eles fornecem o pó catódico de melhor qualidade com boa eficiência energética e alta produtividade”, afirma Pimpalnerkar. “Isso será importante nos próximos anos, à medida que a demanda por baterias de íons de lítio decola.”