La transición global hacia tecnologías verdes ha aumentado significativamente la demanda de litio.
Este mineral esencial, abundante pero distribuido de manera desigual, es esencial para el almacenamiento de energía y la electrificación del transporte.
Según la Agencia Internacional de Energía, para 2040 la demanda de litio podría aumentar lo máximo posible 42 veces el nivel de 2020.
Las baterías de iones de litio se utilizan para alimentar vehículos eléctricos y almacenar energía renovable como la eólica y la solar.
Demanda de baterías en 2023 superó los 750 GWh40 por ciento más que en 2022.
debido a ellos alta densidad de energíaGracias a su largo ciclo de vida y su eficiente capacidad de descarga, estas baterías se han vuelto cruciales en el campo del almacenamiento de energía y la movilidad eléctrica.
Para 2040, más de tres partes Los turismos serán eléctricos. Las baterías de iones de litio también son importantes para ellos. mantenimiento de red sistemas, asegurando la confiabilidad de la red al equilibrar la entrada y salida de energía.
Su eficiencia y ligereza también los hacen esenciales para la electrónica portátil.
También se utilizarán en teléfonos inteligentes, recién en 2022. alrededor de 1,39 mil millones de teléfonos inteligentesalimentados principalmente por baterías de iones de litio, se han vendido en todo el mundo.
Sin embargo, el desajuste entre oferta y demanda, especialmente en los componentes utilizados para fabricar estas baterías, plantea muchos desafíos para estos mercados en crecimiento exponencial.
Los principales mercados para los vehículos eléctricos –y, por tanto, para las baterías de iones de litio– son Estados Unidos, Europa y China.
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Hoy en día, China representa alrededor del 90 por ciento de la capacidad mundial de producción de material activo catódico y más del 97 por ciento de la capacidad de producción de material activo anódico.
India es uno de ellos. los mayores importadores Baterías de iones de litio y el tamaño del mercado de baterías de iones de litio. se estima en 2024 alcanzará los 4.710 millones de dólares. En 2029 alcanzará los 13,11 mil millones de dólares.
El problema es uno inmensa confianza a China para el procesamiento y producción de litio y baterías de iones de litio, lo que plantea un serio desafío para los objetivos de sostenibilidad de varios países.
Problemas en la cadena de suministro de litio
Producción de baterías de iones de litio a un compleja cadena de suministro global.
Esto comienza con las empresas mineras extrayéndolos y procesándolos en el sitio para producir materias primas aptas para baterías. Las materias primas suelen contener litio, cobalto, manganeso, níquel y grafito.
Los fabricantes compran estas materias primas y las utilizan para producir materiales para baterías de cátodos y ánodos.
Luego, los comerciantes compran estos materiales activos y los venden a empresas que fabrican celdas de batería.
Los fabricantes de baterías ensamblan celdas de batería en módulos y luego las empaquetan y venden a compradores como los fabricantes de automóviles, quienes colocan las baterías terminadas en vehículos eléctricos.
El problema comienza con la disponibilidad de la principal materia prima, el litio, su procesamiento y procesamiento y, finalmente, la producción del material activo.
Alrededor del 80 por ciento de los depósitos de litio conocidos se encuentran en cuatro países: América del Sur triangulo de litio Argentina, Bolivia y Chile, Australia.
Sin embargo, el mercado está dominado por China, un país con recursos escasos.
A pesar de tener menos del 7 por ciento de las reservas, es China el mas grande del mundo importador, procesador y consumidor de litio.
El 60 por ciento de la producción mundial de litio y el 75 por ciento de todas las baterías de iones de litio. producido en China. Esto impulsará principalmente el mercado de automóviles eléctricos de China, que es el 60% del mundo entero.
Aunque Estados Unidos, Europa e India han comenzado a producir paquetes de baterías de iones de litio, la producción de los componentes más importantes de la cadena de valor de las baterías de iones de litio (los materiales activos del cátodo y del ánodo) sigue concentrada en China.
Dependiendo de la química de las celdas de iones de litio, el material activo del cátodo es del 35 al 55 % de la celda y el material activo del ánodo es del 14 al 20 %.
Los países que quieran aumentar el suministro de baterías de iones de litio deberían centrarse en la producción de estos componentes.
Hoy China está representada casi 90 por ciento capacidad global para la producción de materiales activos catódicos y más del 97 por ciento de la capacidad de producción de materiales activos anódicos.
Los vacíos restantes en la capacidad de producción los cubren Corea y Japón.
Se están realizando esfuerzos para desarrollar una química de celda de iones de litio más estable, rentable y energéticamente eficiente.
Por ejemplo, está la celda de batería NMC, donde el material activo del cátodo está hecho de una combinación de níquel, manganeso y cobalto. Níquel aumenta la densidad de energía, y se utilizan manganeso y cobalto para aumentar la estabilidad térmica y la seguridad.
Luego está la celda NCA, o celda de óxido de aluminio y níquel, donde el manganeso se reemplaza por aluminio para aumentar la durabilidad.
Una de las tecnologías de química celular más populares es el óxido de litio y cobalto. Con Tiene alta energía específica y funciona durante mucho tiempo.se considera mejor para teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles y cámaras.
Pero la estrella de la química celular es la LFP, la batería de fosfato de hierro y litio.
Gracias a su estabilidad térmica, las baterías LFP son más seguras y duran más. especialmente adecuado para sistemas solares aislados y coches eléctricos. También funcionan bien en condiciones de alta temperatura y son respetuosos con el medio ambiente debido a su ausencia. cobalto.
Hoy en día, LFP ha pasado de ser un contribuyente menor a la fabricación de baterías a una estrella en ascenso en la industria de las baterías.
Las celdas de la batería LFP están energizadas. Más del 40 por ciento de la demanda de coches eléctricos. en todo el mundo en 2023. Esto es más del doble de la proporción registrada en 2020.
Se están realizando esfuerzos para aumentar el contenido de manganeso tanto de NMC como de LFP. este trabajo esta hecho aumentar la densidad de energía manteniendo los costos de las baterías LFP y reduciendo los costos manteniendo una alta densidad de energía para las celdas NMC.
Crecimiento de la producción nacional
Una alternativa al almacenamiento de energía rentable y que reduce la dependencia de minerales esenciales como el litio. Baterías de iones de sodio.
Aunque estas baterías todavía requieren algunos minerales esenciales como el níquel y el manganeso, reducen la dependencia del litio.
Las baterías de iones de sodio, como las LFP, se desarrollaron inicialmente en Estados Unidos y Europa.
Pero China también es líder aquí: capacidad de producción es casi diez veces más que el resto del mundo.
El costo de las materias primas es un factor importante para que las baterías de iones de sodio reemplacen a las baterías de litio; Al mismo tiempo, los precios bajos y la inversión deprimida y retrasar los planes de expansión.
Luego están los cuellos de botella en la cadena de suministro, como los materiales de cátodos y ánodos de alta calidad necesarios para fabricar baterías de iones de sodio.
Hasta que se resuelvan estos problemas, los países deben desarrollar capacidad local para aumentar la producción de baterías de iones de litio.
A cuantas empresas han iniciado sus proyectos de producción en India apoyo del gobiernoy muchos otros están planeados.
Sin embargo, el éxito de estos y otros en todo el mundo dependerá de la localización de los componentes de la cadena de valor de los iones de litio, como los materiales activos de cátodos y ánodos, separadores y electrolitos.
Los separadores funcionan por superficie. separación de ánodo y cátodo material activo para evitar cortocircuitos; también contribuyen al rendimiento general de la celda, incluida su estabilidad térmica y seguridad.
Varios empresas indias Ahora se está preparando para fabricar materiales activos de cátodos y ánodos de iones de litio, así como separadores para la cadena de suministro de baterías de iones de litio nacional y mundial.
También desarrollaron la tecnología para la producción de materias primas activas para baterías de iones de sodio y aluminio.
Estas innovaciones serán fundamentales para los objetivos de transición energética de países como India, que actualmente dependen de materias primas importadas para las baterías.
Abhimanyu Singh Rana es profesor asociado y director de investigación y desarrollo en la Universidad BML Munjal, donde realiza investigaciones sobre materiales y dispositivos avanzados para energía limpia y sostenibilidad. La Universidad BML Munjal está trabajando con el grupo de empresas Dawson en Haryana para probar materias primas para baterías de iones de litio. Amlan Ajay, director ejecutivo de Dawson Group, aportó importante contenido técnico a este artículo.
Publicado originalmente en Bienes comunes creativos por información 360™.
