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

achin Pimpalnerkar, Global Segment Manager for Renewables, KanthalDesde 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 desencadeou 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

“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

Além de aumentar a capacidade de produção, há duas outras áreas importantes para os fabricantes de baterias se concentrarem: 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 30% a 40% 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 2023, o custo médio de uma bateria de íons de lítio deve cair de 1.160 dólares por quilowatt-hora para perto de apenas US$ 100/kWh. 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. De acordo com a Wood MacKenzie, uma empresa global de pesquisa e consultoria, a capacidade cumulativa da bateria de íons de lítio deve aumentar mais de cinco vezes, para 5.500 GWh, entre 2021 e 2030. 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 material catódico aumentará em proporção linear com a demanda por células de bateria.”

Maximização da eficiência energética

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.

“Como os sistemas de aquecimento da Kanthal permitem que os produtores atinjam a temperatura exata nas zonas em que são necessárias, eles fornecem o pó catódico de melhor qualidade com boa eficiência energética e alta produtividade”, afirma Pimpalnerkar. “Dada a presença global da Kanthal, também podemos ajudar os clientes a crescer e expandir globalmente, e podemos oferecer um suporte técnico robusto. Tudo isso será importante nos próximos anos, à medida que a demanda por baterias de íons de lítio decola.”