Según un reciente informe de IDTechEx, se espera que el mercado de iones de litio supere los 430,000 millones de dólares en 2033, impulsado por la demanda de vehículos eléctricos.
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Según el analista de mercado, los vehículos eléctricos siguen siendo el motor clave del mercado de Li-ion, y los coches eléctricos serán el mayor mercado de baterías de Li-ion en los próximos 10 años. Como consecuencia de su creciente importancia, se espera que el mercado de los vehículos eléctricos sea un factor determinante de las tecnologías de baterías de iones de litio que se utilicen y desarrollen a partir de ahora.
En cuanto a la elección de cátodos, IDTechEx señala que en la última década la mayor parte del mercado de vehículos eléctricos fuera de China se ha decantado por los cátodos NMC (óxido de níquel-manganeso-cobalto) y NCA (óxido de níquel-cobalto-aluminio) debido a su alta densidad energética, que proporciona una gran autonomía.
Sin embargo, estas tecnologías han evolucionado con el tiempo. Como ejemplo, el informe menciona el aumento del contenido de níquel utilizado en los materiales de los cátodos en detrimento de la cantidad de cobalto.
“El NMC 111 (a partes iguales de Ni, Mn y Co) ha sido sustituido por el NMC 532 y el NMC 622, el uso del NMC 811 se está extendiendo y los principales fabricantes de cátodos pretenden avanzar hacia un 90+% de níquel en el NMC y el NCA”, señala el dossier. “Esto se debe al deseo de reducir el cobalto, caro y potencialmente problemático, así como de aumentar la capacidad y la densidad energética en la medida de lo posible. Sigue habiendo dificultades para garantizar la seguridad y longevidad de estos materiales”.
En opinión del analista de mercado, aunque los cátodos NMC y NCA seguirán siendo importantes, especialmente en Europa y Norteamérica, las presiones que se observan en los precios de las baterías hasta 2021 y 2022, y la posibilidad de que se produzcan futuras interrupciones en el suministro de materiales, seguirán obligando a los fabricantes de vehículos eléctricos y de baterías a replantearse sus estrategias. Algunos ejemplos son Tesla, Volkswagen, Ford y Stellantis, que han esbozado planes para utilizar cátodos LFP (fosfato de hierro y litio) más baratos en algunas regiones para el mercado de masas o segmentos de vehículos de menor coste.
“El LFP ya ha recuperado cuota de mercado en los dos últimos años gracias a su reconquista de cuota de mercado de vehículos eléctricos en China, en particular. IDTechEx espera que la cuota de LFP en el mercado total de Li-ion (por GWh) aumente en los próximos 10 años.”
El documento también predice que la capacidad de producción de LFP crecerá a una CAGR de ~31% en los próximos cinco años, mientras que la capacidad de producción de NMC y NCA se espera que crezca a una CAGR de ~19%.
“Este crecimiento de los LFP se verá impulsado por la presión para reducir los precios de las baterías, tanto para vehículos eléctricos como para sistemas estacionarios de almacenamiento en baterías. Aunque las LFP ya son muy adecuadas para aplicaciones estacionarias, para un vehículo eléctrico, donde la densidad energética sigue siendo una métrica de rendimiento clave, las innovaciones tecnológicas podrían ayudar a minimizar el impacto de su menor densidad energética en comparación con las NMC/NCA y hacer de las LFP una propuesta aún más atractiva”, afirma el informe. “Estas mejoras podrían derivarse del uso de ánodos de silicio, diseños de célula a paquete u otras mejoras en la eficiencia del tren motriz”.
El problema que IDTechEx ve en el impulso para limitar la dependencia del cobalto y el níquel mediante el cambio a LFP es que la dependencia de China está destinada a crecer, ya que la gran mayoría de la producción de LFP proviene de empresas chinas que operan a nivel nacional con relativamente pocos planes para la producción de LFP fuera del país.
Otras opciones
El investigador de mercado señala que, además de las químicas de cátodo “tradicionales”, los cátodos con alto contenido en manganeso han empezado a llamar la atención: la surcoreana EcoPro BM y la belga Umicore se han unido a BASF en su intención de comercializar cátodos con alto contenido en manganeso.
“El desarrollo de estos cátodos también está impulsado por el deseo de reducir costes, al tiempo que se benefician de permitir una densidad energética comparable a la de los NMC/NCA. El desvanecimiento de la tensión y el bajo ciclo de vida siguen siendo los principales obstáculos para su adopción”, se lee en el libro blanco.
Los cátodos LNMO (óxido de litio, níquel y manganeso), sin cobalto y de alto voltaje, también podrían unirse a la carrera, ya que ofrecen costes comparativamente bajos y oportunidades para mejorar la eficiencia de los diseños de los paquetes de baterías.
Se considera que estos cátodos son capaces de reducir el consumo de litio al tener una intensidad de litio kg/kWh inferior a la de otros cátodos, lo que podría cobrar gran importancia si se materializan las restricciones de suministro y los fabricantes se ven obligados a encontrar formas de minimizar el impacto de los elevados precios del litio.
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El problema de los LNMO es que, al igual que los cátodos con alto contenido en manganeso, la duración del ciclo y la necesidad de un electrolito estable siguen siendo obstáculos importantes.
“En última instancia, IDTechEx prevé que el NMC, el NCA y el LFP seguirán siendo los materiales catódicos dominantes hasta 2033, y que la elección del material vendrá determinada por un equilibrio entre precio, rendimiento, idoneidad para la aplicación y disponibilidad”, afirma el dossier.
