IDTechEx explora o cenário em evolução dos ânodos de grafite em Li

BOSTON, 28 de agosto de 2023 /PRNewswire/ -- Continua a haver muito entusiasmo em relação às novas tecnologias de ânodos de íons de lítio. A próxima geração de materiais de ânodo de silício está cada vez mais perto da comercialização com a promessa de maior densidade de energia e capacidade de taxa. Soluções de metal de lítio e sem ânodo continuam a ser exploradas, enquanto opções como óxidos de nióbio também despertaram algum interesse para baterias de carregamento rápido. No entanto, o bom desempenho global e o baixo custo da grafite significam que se prevê que esta mantenha o seu domínio na indústria de iões de lítio.

A demanda por grafite permanece constante

Apesar dos desenvolvimentos contínuos em novos materiais anódicos, prevê-se que a grafite, o material utilizado nos últimos 30 anos em ânodos de iões de lítio, continue a ser o material anódico mais utilizado em baterias de iões de lítio a médio prazo. A IDTechEx prevê que a procura por ânodos de grafite de iões de lítio crescerá consideravelmente e excederá 2 milhões de toneladas até 2029.

Grafite Natural ou Sintética

Dois grandes tipos de grafite são usados ​​para ânodo de íon-lítio, natural e sintético (ou artificial), cada um com suas próprias vantagens e desvantagens. O grafite natural é geralmente uma opção de custo mais baixo que o sintético. Ele também pode oferecer uma capacidade inicial ligeiramente maior, mas também tende a ter um ciclo de vida menor, capacidade de taxa C e eficiência coulombiana inicial. Em contraste, a grafite sintética é mais cara que a grafite natural devido aos maiores requisitos de energia para a grafitização, além de ser mais difícil de moer em partículas esféricas, mas também tende a oferecer um ciclo de vida mais longo e uma eficiência coulombiana inicial marginalmente maior. No entanto, pode haver uma sobreposição no desempenho e no custo destes dois tipos de grafite, e as diferenças entre eles também têm vindo a diminuir. Além do tipo de grafite, vários fatores de design da célula, como escolha do cátodo, aditivos eletrolíticos, revestimentos, tamanho e distribuição das partículas, equilíbrio do eletrodo, bem como a especificação e qualidade do produto de grafite, terão um impacto significativo no eventual desempenho da célula. custo e ciclo de vida.

Tanto a grafite sintética quanto a natural continuam a ser usadas com misturas amplamente utilizadas. A IDTechEx estima que haja uma divisão quase uniforme, por kt de vendas, entre grafite sintética e grafite natural. No entanto, houve uma ligeira mudança em direção à grafite natural nos últimos anos devido a pressões de custos e aos altos preços da energia.

Uma paisagem em mudança?

Tal como acontece com outras matérias-primas, aumentar a produção de grafite natural para acompanhar a crescente demanda por baterias de íons de lítio tem se mostrado um desafio. O DoE dos EUA e a Comissão Europeia incluíram a grafite natural nas suas mais recentes listas de matérias-primas/minerais críticos devido, em parte, ao importante papel das baterias de iões de lítio na eletrificação dos transportes e nas aplicações de armazenamento estacionário. O domínio da China na produção de ânodos de grafite também apresenta um risco de abastecimento, embora a produção de ânodos de grafite de íons de lítio fora da China esteja começando a se desenvolver a partir de players como Syrah Resources, Northern Graphite e Nouveau Monde na América do Norte, ou Talga Resources, SGL Carbon e Vianode (sintético) na Europa, entre outros.

Além de diversificar o fornecimento de materiais, a melhoria da sustentabilidade e das métricas ESG serão fatores importantes para a nova produção de grafite. O menor consumo de energia e as emissões incorporadas tornar-se-ão uma métrica cada vez mais importante. Isto é especialmente verdade na Europa, com o Regulamento Europeu sobre Baterias definido para implementar etiquetas e declarações sobre a pegada de carbono para baterias de iões de lítio com tamanho superior a 2 kWh. Isto pode favorecer a grafite natural e o seu menor consumo de energia, embora as emissões de partículas e os fluxos de resíduos ácidos provenientes do processo de purificação também precisem de ser cuidadosamente geridos. A energia de baixo custo e de baixo carbono proveniente de fontes renováveis ​​poderia ajudar a melhorar a competitividade da grafite sintética neste aspecto, embora ainda dependa de matérias-primas fósseis. Esses pontos ajudam a destacar ainda mais o equilíbrio delicado entre o grafite natural e o sintético.