Fabricantes de baterias EV correm para desenvolver materiais celulares mais baratos, ignorando a China

15 de novembro (Reuters) – Startups dos Estados Unidos e da Europa estão correndo para desenvolver novas baterias usando dois materiais baratos e abundantes – sódio e enxofre – que podem reduzir o domínio de baterias da China, aliviar gargalos iminentes e conduzir veículos elétricos de consumo (EVs).

Os veículos elétricos de hoje funcionam com baterias de íon-lítio, feitas principalmente de lítio, cobalto, manganês e níquel de alta qualidade, cujos preços dispararam. Os produtores ocidentais estão lutando para alcançar os rivais asiáticos, e as montadoras esperam que os gargalos de fornecimento atinjam a produção de automóveis em meados da década.

Os veículos elétricos do futuro – aqueles que chegarem depois de 2025 – poderão mudar para células de bateria de íon de sódio ou lítio-enxofre que podem ser até dois terços mais baratas do que as células de íon de lítio atuais.

Mas sua promessa se baseia em avanços potenciais em eletroquímica por startups como Theion, com sede em Berlim, e Faradion, com sede no Reino Unido, bem como Lyten nos Estados Unidos.

Novas químicas de bateria têm problemas a serem superados. As baterias de íons de sódio ainda não armazenam energia suficiente, enquanto as células de enxofre tendem a corroer rapidamente e não duram muito.

No entanto, mais de uma dúzia de start-ups atraíram milhões de dólares em investimentos, bem como subsídios do governo, para desenvolver novos tipos de baterias.

Por enquanto, a China domina a produção de baterias, incluindo a mineração e refino de matérias-primas.

A Benchmark Mineral Intelligence, uma consultoria sediada no Reino Unido, estima que a China possui atualmente 75% da capacidade mundial de refino de cobalto e 59% de sua capacidade de processamento de lítio.

“Ainda dependemos de uma cadeia de suprimentos de materiais da China”, disse James Quinn, executivo-chefe da Faradion, startup britânica de baterias de íons de sódio, que recebeu mais de US$ 1 milhão de subsídios do governo da Innovate UK antes de ser adquirida pelo conglomerado indiano. Confiança. (RELI.NS) no ano passado por US$ 117 milhões. “Se você observar as implicações geopolíticas globais disso, é um desafio para a segurança energética, econômica e nacional.”

Gigantes asiáticos de baterias também estão trabalhando em novos produtos químicos. China CATL (300750.SZ) anunciou planos para começar a produzir células de íons de sódio em 2023. LG Energy Solution da Coréia (373220.KS) pretende começar a fabricar baterias de lítio-enxofre até 2025.

DENTRO DA BATERIA

A parte mais cara de uma bateria EV é o cátodo, que representa até um terço do custo de uma célula de bateria.

A maioria das baterias EV hoje usa um dos dois tipos de cátodos: níquel-cobalto-manganês (NCM) ou fosfato de ferro-lítio (LFP). Os cátodos NCM são capazes de armazenar mais energia, mas usam materiais caros (níquel, cobalto). Os cátodos LFP geralmente não retêm tanta energia, mas são mais seguros e tendem a ser mais baratos porque usam materiais mais abundantes.

O custo dos principais materiais de cátodo, como níquel e cobalto, disparou nos últimos dois anos.

É por isso que tantas empresas esperam substituir materiais mais baratos e abundantes, como sódio e enxofre, se suas limitações técnicas puderem ser superadas.

“O íon de sódio definitivamente tem um lugar, especialmente para armazenamento estacionário e veículos de baixo custo em mercados sensíveis ao custo, como China, Índia, África e América do Sul”, diz o consultor Prabhakar Patil, ex-executivo da LG Chem.

“O custo da introdução de lítio-enxofre provavelmente será maior – embora tenha o potencial de ser o custo mais baixo – tornando os eletrônicos de consumo a aplicação inicial”, disse Patil.

Amandarry, com sede em Michigan, e a startup britânica AMTE Power (AMTE.L) estão desenvolvendo baterias de íons de sódio usando cloreto de sódio – essencialmente sal de mesa – como o principal ingrediente do cátodo. Eles não precisam de lítio, cobalto ou níquel – os três ingredientes de bateria mais caros.

Jeff Pratt, executivo-chefe do Centro de Industrialização de Baterias do Reino Unido – uma fábrica estatal de 130 milhões de libras (US$ 153 milhões) que aluga suas linhas de produção para startups para testar a química da bateria – disse que estava tentando encaixar células de uma startup de íons de sódio em uma cronograma de produção ocupado, pois é “estrategicamente importante” para as esperanças da Grã-Bretanha de estar na vanguarda do desenvolvimento de novas baterias de melhor qualidade.

As empresas americanas Lyten e Conamix, a alemã Theion e a norueguesa Morrow estão desenvolvendo cátodos de lítio-enxofre que ainda precisam de lítio em quantidades menores, mas não de níquel ou cobalto.

Ao usar materiais catódicos onipresentes – o enxofre é amplamente usado em fertilizantes, por isso é barato como o sal – essas startups dizem que os custos das baterias podem ser reduzidos em até dois terços, potencialmente tornando os veículos elétricos acessíveis no mundo, além da classe média.

As baterias EV atuais normalmente custam entre US$ 10.000 e US$ 12.000.

“Se conseguirmos atingir as metas que identificamos com algumas das maiores montadoras do mundo, então vamos para as corridas”, disse Charlotte Hamilton, CEO da Conamix.

NA ESTRADA

As startups de bateria dizem que estão conversando com grandes montadoras, algumas das quais estão testando ativamente novas baterias que podem estar nas ruas de veículos elétricos de consumo antes do final da década. As montadoras estão ansiosas para manter suas opções em aberto.

“Com o tempo, mais produtos químicos (de bateria) serão lançados”, disse Linda Zhang, engenheira-chefe da Ford. (NF) Van elétrica F150 Lightning. “Seria bobagem não aproveitar essas químicas.”

Na Tesla (TSLA.O) 2020 Battery Day, CEO Elon Musk disse que uma “abordagem de três níveis” para baterias de íon-lítio usando materiais diferentes seria necessária para construir veículos elétricos “verdadeiramente acessíveis” – principalmente com células de bateria LFP à base de ferro – bem como maiores, mais baterias poderosas e mais poderosas. veículos elétricos caros usando células NCM ou NCA à base de níquel com cobalto ou material de cátodo de alumínio.

Os desenvolvedores de baterias esperam adicionar baterias de íons de sódio e lítio-enxofre à gama aberta à indústria automotiva.

Duncan Williams, executivo-chefe da consultoria Nomura Greentech, disse que descobertas recentes estão fechando a lacuna em questões como densidade de energia e vida útil, “então esperamos ver ambas as alternativas ganharem participação no mercado no futuro”.

A Amandarry, com sede em Michigan, já produz células de íons de sódio em sua fábrica em Haining, na China, portanto essas células não serão elegíveis para incentivos da Lei de Redução da Inflação dos EUA.

A empresa anuncia que também construirá uma fábrica na América do Norte.

A sócia Amy Chen diz que o primeiro aplicativo de transporte de Amandarry provavelmente será veículos elétricos de duas rodas.

Além de uma vantagem de custo, Chen diz que as baterias de Amandarry podem recarregar muito rapidamente – 80% em 15 minutos.

O CEO da AMTE Power, Kevin Brundish, disse que a empresa está lançando inicialmente baterias para sistemas estacionários de armazenamento de energia, como os usados ​​pelos operadores de rede, onde a densidade de energia é menos importante.

Quinn de Faradion disse que as baterias da empresa também já são competitivas com as células LFP e formou uma joint venture para armazenamento de energia com a gigante do agronegócio ICM Australia.

Quinn disse que, em uma escala relativamente pequena, as baterias de Faradion devem ser um terço mais baratas do que as baterias LFP à base de ferro.

Ele disse que Faradion teve discussões com “a maioria das grandes empresas automotivas”.

“Nos próximos três a cinco anos você verá (nossas baterias) na estrada.”

‘ACÉFALO’

O enxofre é um “produto químico forte e desagradável” para funcionar em baterias.

Mas, disse ela, é “a química do futuro, a química que torna as baterias populares”.

Ulrich Ehmes, CEO da Theion – grego antigo para enxofre – diz que o problema com o enxofre é que ele é tão corrosivo que mata uma bateria após 30 cargas.

Mas ele disse que a empresa com sede em Berlim, que é apoiada por um punhado de anjos e investidores privados, desenvolveu uma maneira de processar e revestir um eletrodo de lítio-enxofre que deve durar a vida de um veículo elétrico paciente.

A Theion planeja começar a fornecer baterias ainda este ano para alimentar bombas de foguetes comerciais durante o lançamento. Ehmes disse que a empresa planeja começar a enviar células de teste para as montadoras em 2024, com as primeiras aplicações de produção de veículos elétricos esperadas por volta de 2027.

Theion acredita que seus cátodos de lítio-enxofre poderiam armazenar três vezes mais energia do que as células NCM padrão, carregar ultrarrápido e reduzir os custos das células de bateria em dois terços, para cerca de US$ 34 por quilowatt-hora.

“É barato, tem alta densidade de energia, então parece óbvio”, disse Ehmes.

Tony Harper, diretor do Faraday Battery Challenge, programa do governo do Reino Unido que investe na promoção de novas tecnologias de baterias, disse que a indústria automotiva está cada vez mais preocupada com o fornecimento de lítio, cobalto, manganês e níquel, portanto novos produtos químicos são vitais.

“Isso vai tirar a pressão do que pensávamos ser uma situação muito, muito difícil”, disse Harper.

(US$ 1 = 0,8508 libras)

Reportagem de Paul Lienert em Detroit e Nick Carey em Londres; editado por Ben Klayman e Claudia Parsons

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