A transição global para tecnologias verdes aumentou dramaticamente a procura de lítio. Este mineral crítico, abundante mas distribuído de forma desigual, é essencial para o armazenamento de energia e para a electrificação dos transportes. De acordo com a Agência Internacional de Energia, até 2040, a procura de lítio poderá atingir 42 vezes os níveis de 2020.
As baterias de íons de lítio são usadas para alimentar veículos elétricos e armazenar energia renovável, como eólica e solar. Em 2023, a demanda por baterias ultrapassou 750 GWhum aumento de 40 por cento em relação a 2022. Devido ao seu alta densidade de energiaciclo de vida longo e capacidades de descarga eficientes, estas baterias tornaram-se cruciais no domínio do armazenamento de energia e da mobilidade eléctrica.
Em 2040, mais de dois terços dos veículos de passageiros serão elétricos. As baterias de íons de lítio também são cruciais para armazenamento em grade sistemas, garantindo a fiabilidade da rede através do equilíbrio entre entradas e saídas de energia.
Sua eficiência e leveza também os tornam vitais para eletrônicos portáteis, como smartphones – somente em 2022, cerca de 1,39 bilhão de smartphonesalimentados principalmente por baterias de íons de lítio, foram vendidos globalmente.
No entanto, uma incompatibilidade entre a procura e a oferta, especialmente nos componentes utilizados para fabricar estas baterias, coloca vários desafios a estes mercados em crescimento exponencial.
Os principais mercados para veículos eléctricos – e, portanto, para baterias de iões de lítio – incluem os EUA, a Europa e a China. A Índia é um dos maiores importadores de baterias de íons de lítio e o tamanho do mercado de baterias de íons de lítio é estimado será de US$ 4,71 bilhões em 2024. Em 2029, espera-se que atinja US$ 13,11 bilhões.
O problema reside em um confiança esmagadora na China para refinar e produzir baterias de lítio e de iões de lítio, o que representa um desafio significativo para os objetivos de sustentabilidade de vários países.
Desafios na cadeia de abastecimento de lítio
A produção de baterias de íons de lítio depende de uma complexa cadeia de fornecimento global. Isso começa com as empresas de mineração extraindo o mineral e refinando-o no local para produzir matérias-primas adequadas para baterias. As matérias-primas normalmente contêm lítio, cobalto, manganês, níquel e grafite.
Os fabricantes compram essas matérias-primas e as utilizam para produzir materiais de baterias ativas de cátodo e ânodo. Esses materiais ativos são então comprados por comerciantes e vendidos a empresas que produzem células de bateria.
Os fabricantes de baterias montam as células da bateria em módulos e depois as embalam e vendem a compradores como montadoras, que colocam as baterias acabadas em veículos elétricos.
O problema começa com a disponibilidade da matéria-prima principal – o lítio –, seu processamento e refino e, finalmente, a produção de materiais ativos. Quase 80 por cento dos depósitos conhecidos de lítio estão em quatro países – a América do Sul triângulo de lítio da Argentina, Bolívia e Chile, e Austrália. O mercado, no entanto, é dominado pela China – um país com escassas reservas próprias.
Apesar de deter menos de 7% das reservas, a China é o maior do mundo importador, refinador e consumidor de lítio. Sessenta por cento dos produtos de lítio do mundo e 75% de todas as baterias de íons de lítio são produzido na China. Isto está alimentando principalmente o mercado de veículos elétricos da China, o que representa 60% do total mundial.
Embora os EUA, a Europa e a Índia tenham começado a produzir baterias de iões de lítio, a produção dos componentes mais críticos da cadeia de valor das baterias de iões de lítio – materiais activos de cátodo e ânodo – continua concentrada na China. Dependendo da química das células de íons de lítio, o material ativo do cátodo compreenderia 35-55 por cento da célula e o material ativo do ânodo representaria 14-20 por cento. Os países que pretendam aumentar o fornecimento de baterias de iões de lítio precisarão de se concentrar na produção destes componentes.
Hoje, a China representa quase 90 por cento da capacidade global de fabricação de material ativo de cátodo e mais de 97% da capacidade de fabricação de material ativo de ânodo. As lacunas restantes na capacidade de produção estão a ser preenchidas pela Coreia do Sul e pelo Japão.
Esforços estão em andamento para atingir uma química mais sustentável, econômica e com maior densidade energética da célula de íons de lítio. Por exemplo, existe a célula de bateria NMC, onde o material ativo do cátodo é feito de uma combinação de níquel, manganês e cobalto. Níquel aumenta a densidade de energia, e manganês e cobalto são usados para melhorar a estabilidade térmica e a segurança. Depois, há a célula NCA, ou célula de óxido de alumínio e níquel-cobalto, onde o manganês é substituído por alumínio para aumentar a estabilidade. Uma das tecnologias de química celular mais cobiçadas é o óxido de lítio-cobalto. Com sua alta energia específica e longos tempos de execuçãoé considerado ideal para smartphones, tablets, laptops e câmeras.
A estrela da química celular, entretanto, é a LFP – bateria de fosfato de ferro-lítio. Com a sua estabilidade térmica, as baterias LFP são mais seguras e têm um ciclo de vida mais longo, adequado especialmente para sistemas solares fora da rede e veículos elétricos. Eles também funcionam bem em condições de alta temperatura e são ecologicamente corretos devido à ausência de cobalto.
Hoje, a LFP passou de uma pequena participação na fabricação de baterias para uma estrela em ascensão na indústria de baterias. As células da bateria LFP estão alimentando mais de 40% da demanda por veículos elétricos globalmente em 2023. Isto é mais do dobro da percentagem registada em 2020.
Esforços para aumentar o teor de manganês tanto do NMC como do LFP também estão em andamento. Isto está sendo feito para aumentar a densidade de energia mantendo os custos baixos para baterias LFP e reduzindo custos enquanto mantém alta densidade de energia para células NMC.
Aumentando a produção nacional
Uma alternativa para tornar o armazenamento de energia rentável e diminuir a dependência de minerais críticos como o lítio é baterias de íon de sódio. Embora essas baterias ainda exijam alguns minerais essenciais, como níquel e manganês, elas reduzem a dependência do lítio. As baterias de íon de sódio, assim como as LFP, também foram inicialmente desenvolvidas nos Estados Unidos e na Europa.
Mas a China também assumiu a liderança aqui – a sua capacidade de produção é estimado em cerca de dez vezes maior do que o resto do mundo combinado.
O preço das matérias-primas é um grande fator na substituição das baterias de íon de sódio pelas de lítio; atualmente, os preços são baixos e desencorajam investimentos e atrasando os planos de expansão.
Depois, há gargalos na cadeia de abastecimento, como os materiais de cátodo e ânodo de alta qualidade necessários para fabricar baterias de íon de sódio. Até que estas questões sejam resolvidas, os países terão de desenvolver capacidades internas para aumentar a sua produção de baterias de iões de lítio.
UM poucas empresas na Índia iniciaram seus projetos de fabricação com apoio do governoe muitos outros estão planejando fazê-lo. O sucesso destes e de outros em todo o mundo, no entanto, dependerá da localização dos componentes da cadeia de valor do íon-lítio, como os materiais ativos do cátodo e do ânodo, o separador e os eletrólitos.
Os separadores funcionam por separando o ânodo e o cátodo materiais ativos para evitar curto-circuito; eles também contribuem para o funcionamento geral da célula, incluindo sua estabilidade térmica e segurança.
Um pouco Empresas indianas agora estão se preparando para produzir materiais ativos de cátodo e ânodo de íons de lítio, bem como separadores para a cadeia de fornecimento de baterias de íons de lítio doméstica e global. Eles também desenvolveram a tecnologia para produção de matérias-primas ativas para baterias de íons de sódio e à base de alumínio.
Tais inovações serão cruciais para os objetivos de transição energética de países como a Índia, que atualmente dependem fortemente da importação de matérias-primas para baterias.
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