Tendências emergentes na inovação global de baterias de energia

Países no mundo todo estão correndo para otimizar iterativamente materiais e estruturas de baterias para alcançar o desenvolvimento de uma nova geração de baterias de alto desempenho e baixo custo até 2025.

No que diz respeito a materiais de eletrodos, a tendência predominante para aumentar a densidade energética de baterias de energia e reduzir custos envolve a redução do teor de cobalto nas matérias-primas e o aumento do teor de níquel, dado o conflito entre a escassez de recursos e a crescente demanda. Grandes empresas de baterias de energia, como Panasonic, LG e CATL, estão se concentrando em baterias com baixo teor de cobalto e sem cobalto como a próxima geração de desenvolvimento de baterias de energia. A crescente demanda por alta densidade energética devido à eletrificação profunda está pressionando por limites de capacidade mais elevados em materiais de ânodo de grafite de íons de lítio. A combinação de ânodos de silício-carbono com materiais ternários com alto teor de níquel está se tornando uma tendência de desenvolvimento.

Em termos de montagem de conjuntos de baterias, as configurações tradicionais de módulos utilizam apenas cerca de 40% do espaço disponível. O foco principal da otimização das estruturas das baterias reside em métodos integrados e simplificados de células, módulos e encapsulamento. Técnicas como a integração direta de células em conjuntos de baterias (tecnologia CTP) ou a integração de compartimentos de conjuntos de baterias com carrocerias de veículos (tecnologia CTC) estão emergindo como estratégias de otimização.

Espera-se que a diversificação dos caminhos da tecnologia de baterias de energia leve à ampla aplicação de baterias de estado sólido até 2030.

Atualmente, as baterias de íons de sódio estão em estágios iniciais de comercialização, mas são limitadas por seu teto de densidade energética. Até 2030, as baterias de íons de sódio deverão complementar as baterias de íons de lítio e encontrar aplicações em armazenamento de energia e veículos elétricos de baixa velocidade, sensíveis a preços. O desenvolvimento da tecnologia de baterias de estado sólido está acelerando, com baterias de próxima geração, como as de estado sólido de 500 watts-hora por quilograma e as de lítio-enxofre, previstas para entrar no mercado em larga escala por volta de 2030. Pesquisas em andamento sobre baterias de metal-ar de alto desempenho e baterias de metal-hidrogênio de baixo custo devem levar a avanços em aplicações após 2030.

Espera-se que os esforços na reciclagem de baterias de energia e no gerenciamento abrangente do ciclo de vida se tornem novas barreiras tecnológicas no futuro.

A União Europeia promulgou a Lei das Novas Baterias e a Agenda de Pesquisa e Inovação da Estratégia para Novas Baterias, estabelecendo um "limiar verde" para produtos de baterias de energia. As barreiras estratégicas e de carbono para baterias de energia provavelmente aumentarão, ressaltando a crescente importância da reciclagem de baterias com seus atributos estratégicos e de redução de emissões de carbono. A UE declarou explicitamente que, até 2031, as taxas médias de recuperação de cobalto, níquel e cobre devem atingir 95%, com o lítio em 80%. Espera-se que a implementação do "limiar verde" acelere o desenvolvimento de tecnologias de reciclagem e utilização de baterias na indústria de recursos renováveis. Além disso, a introdução de "passaportes para baterias" facilitará o compartilhamento de dados e a convergência dos modelos de gerenciamento de baterias, aumentando a transparência e a rastreabilidade do gerenciamento de dados do ciclo de vida das baterias de energia.

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