Publicado originalmente por The Economist
Eles esperam quebrar o domínio da China na indústria
Apesar dos prováveis solavancos na estrada à frente, causados por economias vacilantes e escassez de componentes, é provável que mais de 13 milhões de carros de passageiros totalmente elétricos ou híbridos plug-in sejam vendidos este ano, de acordo com a Bloomberg NEF. Isso levará o número de VEs nas estradas do mundo de 27m para mais de 40m. Mas isso ainda representa apenas cerca de 3% da frota de veículos do planeta. Com outros 97% restantes, a eletrificação em massa do transporte significa que haverá uma enorme demanda por baterias e pelos materiais de que são feitas.
As montadoras já se preocupam com os preços em alta e os suprimentos limitados de lítio, o ingrediente crucial das baterias de íon-lítio no centro dessa revolução. Eles também se preocupam com o cobalto e outros ingredientes usados para fazer cátodos, os eletrodos positivos dentro dessas baterias (embora descobertas recentes de novas reservas tenham atenuado essas preocupações no que se refere ao cobalto em particular). No entanto, são necessários dois para dançar o tango. Para cada cátodo, uma bateria precisa de um ânodo, um eletrodo negativo. Os ânodos são feitos de grafite e um choque de suprimento para esse material está se formando.
O grafite é uma forma de carbono na qual os átomos estão dispostos em folhas. Entre outras coisas, é o material usado como “grafite” nos lápis – dificilmente a mais alta das aplicações tecnológicas. Como tal, os ânodos têm sido vistos como um pouco enfadonhos em comparação com os cátodos, com um suprimento abundante de matéria-prima a partir da qual podem ser feitos. Mas, impulsionada pelo crescimento das vendas de veículos elétricos, a demanda por grafite deve triplicar de 1,2 milhão de toneladas em 2022 para mais de 4 milhões de toneladas por ano até 2030, de acordo com a Benchmark Mineral Intelligence, uma empresa de analistas de Londres. No momento, a oferta está crescendo apenas cerca de dois terços dessa taxa. Portanto, pode não haver grafite suficiente para circular, especialmente porque esse material tem outros grandes usuários, como a indústria siderúrgica.
O grafite usado em baterias vem em duas formas, ambas com prós e contras. Uma é natural, escavada no solo – embora as minas que produzem as melhores notas sejam poucas e distantes entre si. O outro é sintético, proveniente da torrefação do chamado coque de agulha, um subproduto criado em algumas usinas petroquímicas e de processamento de carvão. Essa torrefação é um processo intensivo em energia que resulta em altos níveis de emissões. No momento, a maior parte do grafite para ânodos é feita dessa maneira, mas espera-se que as montadoras preocupadas com suas credenciais verdes, cada vez mais, busquem a variedade mineral mais limpa, diz Andrew Miller, da Benchmark.
Qualquer que seja sua proveniência, o grafite deve ser purificado a um nível de 99,95% ou mais – pois a menor impureza interfere no fluxo de entrada e saída de íons de lítio. Quando uma bateria está sendo carregada, esses íons são criados no cátodo pela remoção de elétrons dos átomos de lítio. Os elétrons são enviados para o ânodo por meio de um circuito externo, e os íons também são enviados nessa direção por meio de um eletrólito dentro da bateria. Ao chegarem ao ânodo, esses íons se unem aos elétrons fornecidos pelo circuito externo e os átomos de lítio são assim reconstituídos. Esses são então guardados nas camadas atômicas do grafite até o momento em que a bateria é chamada para fornecer energia. O processo então se inverte, mas com os elétrons no circuito externo alimentando um dispositivo, como um motor elétrico…
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