Tendências emergentes na inovação global de baterias de energia

Países do mundo todo estão em uma corrida para otimizar iterativamente os materiais e estruturas das baterias, visando o desenvolvimento de uma nova geração de baterias de alto desempenho e baixo custo até 2025.

No que diz respeito aos materiais de eletrodo, a principal tendência para aumentar a densidade energética das baterias de alta potência e reduzir custos envolve a redução do teor de cobalto nas matérias-primas e o aumento do teor de níquel, dada a dificuldade em conciliar a escassez de recursos com a crescente demanda. Grandes empresas de baterias de alta potência, como Panasonic, LG e CATL, estão focando em baterias com baixo teor de cobalto ou sem cobalto como a próxima geração de desenvolvimento de baterias de alta potência. A crescente demanda por alta densidade energética, impulsionada pela eletrificação em larga escala, está exigindo limites de capacidade mais elevados para os materiais de ânodo de grafite de íon-lítio. A combinação de ânodos de silício-carbono com materiais ternários de alto teor de níquel está se tornando uma tendência de desenvolvimento.

Em termos de montagem de baterias, as configurações modulares tradicionais utilizam apenas cerca de 40% do espaço disponível. O foco principal para a otimização das estruturas de baterias reside em métodos integrados e simplificados de células, módulos e embalagens. Técnicas como a integração direta de células em baterias (tecnologia CTP) ou a integração dos invólucros das baterias com a carroceria do veículo (tecnologia CTC) estão surgindo como estratégias de otimização.

A diversificação das vias tecnológicas para baterias de alta potência deverá levar à aplicação generalizada de baterias de estado sólido até 2030.

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

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

A União Europeia promulgou a Nova Lei das Baterias e a Agenda de Investigação e Inovação da Nova Estratégia para as Baterias, estabelecendo um "limiar verde" para produtos de baterias de alta potência. As barreiras estratégicas e de carbono para baterias de alta potência provavelmente aumentarão, sublinhando a crescente importância da reciclagem de baterias, com os seus atributos estratégicos e de redução das emissões de carbono. A UE declarou explicitamente que, até 2031, as taxas médias de recuperação de cobalto, níquel e cobre devem atingir 95%, e as de lítio, 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 de baterias" facilitará a partilha de dados e a convergência de modelos de gestão de baterias, aumentando a transparência e a rastreabilidade da gestão dos dados do ciclo de vida das baterias de alta potência.

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