IDTechEx esplora il panorama in evoluzione degli anodi di grafite in Li

Aug 19, 2023

BOSTON, 28 agosto 2023 /PRNewswire/ -- Continua a esserci molto entusiasmo per le nuove tecnologie degli anodi agli ioni di litio. La prossima generazione di materiali anodici di silicio si sta avvicinando sempre più alla commercializzazione con la promessa di una migliore densità energetica e capacità di velocità. Si continuano a esplorare soluzioni al litio metallico e prive di anodi, mentre opzioni come gli ossidi di niobio hanno suscitato un certo interesse anche per le batterie a ricarica rapida. Tuttavia, le buone prestazioni complessive e il basso costo della grafite fanno sì che si prevede che manterrà la sua posizione dominante nel settore degli ioni di litio.

La domanda di grafite rimane stabile

Nonostante i continui sviluppi nei nuovi materiali anodici, si prevede che la grafite, il materiale utilizzato negli ultimi 30 anni negli anodi agli ioni di litio, rimarrà il materiale anodico più utilizzato nelle batterie agli ioni di litio nel medio termine. IDTechEx prevede che la domanda di anodi di grafite agli ioni di litio crescerà considerevolmente e supererà i 2 milioni di tonnellate entro il 2029.

Grafite naturale o sintetica

Per l'anodo agli ioni di litio vengono utilizzati due grandi tipi di grafite, naturale e sintetica (o artificiale), ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi. La grafite naturale è generalmente un'opzione più economica rispetto a quella sintetica. Può anche offrire una capacità iniziale leggermente superiore, ma tende anche ad avere una durata del ciclo, una capacità di C-rate e un'efficienza coulombica iniziale inferiori. Al contrario, la grafite sintetica è più costosa della grafite naturale a causa dei maggiori requisiti energetici per la grafitizzazione, oltre ad essere più difficile da macinare in particelle sferiche, ma tende anche ad offrire un ciclo di vita più lungo e un’efficienza coulombiana iniziale leggermente più elevata. Tuttavia, può esserci una sovrapposizione nelle prestazioni e nei costi di questi due tipi di grafite e anche le differenze tra loro si stanno riducendo. Oltre al semplice tipo di grafite, vari fattori di progettazione della cella come la scelta del catodo, gli additivi dell'elettrolita, i rivestimenti, la dimensione e la distribuzione delle particelle, il bilanciamento degli elettrodi, nonché le specifiche e la qualità del prodotto di grafite avranno un impatto significativo sulle prestazioni finali della cella. costo e ciclo di vita.

Sia la grafite sintetica che quella naturale continuano ad essere utilizzate con miscele ampiamente utilizzate. IDTechEx stima che esista una suddivisione più o meno uniforme, in termini di vendite, tra grafite sintetica e grafite naturale. Tuttavia, negli ultimi anni si è verificato un leggero spostamento verso la grafite naturale a causa della pressione sui costi e degli elevati prezzi dell’energia.

Un panorama in cambiamento?

Come per altre materie prime, aumentare la produzione di grafite naturale per tenere il passo con la domanda in rapida crescita di batterie agli ioni di litio si è rivelato impegnativo. Il DoE degli Stati Uniti e la Commissione Europea hanno incluso la grafite naturale nei loro ultimi elenchi di materie prime/minerali critici, in parte a causa dell'importante ruolo delle batterie agli ioni di litio nell'elettrificazione dei trasporti e nelle applicazioni di stoccaggio stazionario. Il predominio cinese nella produzione di anodi di grafite presenta anche un rischio di approvvigionamento, sebbene la produzione di anodi di grafite agli ioni di litio al di fuori della Cina stia iniziando a svilupparsi da attori come Syrah Resources, Northern Graphite e Nouveau Monde in Nord America, o Talga Resources, SGL Carbon e Vianode (sintetico) in Europa, tra gli altri.

Oltre a diversificare l’offerta di materiali, una migliore sostenibilità e parametri ESG saranno fattori importanti per la nuova produzione di grafite. Il minor consumo di energia e le emissioni incorporate diventeranno un parametro sempre più importante. Ciò è particolarmente vero in Europa, con il Regolamento europeo sulle batterie destinato a implementare etichette e dichiarazioni sull’impronta di carbonio per le batterie agli ioni di litio di dimensioni superiori a 2 kWh. Ciò potrebbe favorire la grafite naturale e il suo minor consumo energetico, sebbene anche le emissioni di particolato e i flussi di rifiuti acidi derivanti dal processo di purificazione debbano essere gestiti con attenzione. I costi inferiori e l’energia a basso contenuto di carbonio proveniente da fonti rinnovabili potrebbero contribuire a migliorare la competitività della grafite sintetica in questo senso, anche se dipenderà ancora da materie prime fossili. Questi punti aiutano a evidenziare ulteriormente il sottile equilibrio tra grafite naturale e sintetica.