No Fórum de Materiais de Baterias da CLNB 2025 (10ª) Exposição da Cadeia Industrial de Nova Energia, organizada pela SMM Information & Technology Co., Ltd., Guorong Hu, cientista-chefe da Sichuan Development Longmang Co., Ltd. e professor da Central South University, compartilhou insights sobre o tema "Progresso Técnico e Oportunidades dos Materiais LFP".
Ele afirmou que o material de cátodo é o material-chave para as baterias de íons de lítio, determinando seu desempenho e custo; o LFP tornou-se o principal material do mercado devido às suas vantagens de custo e segurança, com uma participação de mercado superior a 70%. Devido aos avanços na tecnologia de fabricação de baterias de lítio e na tecnologia de fabricação automotiva, à aplicação de baterias LFP em formato de lâmina, CTP, CTC, CTB e à introdução de LFP de alta densidade de compactação, a densidade energética do LFP aumentou significativamente.
Como resultado, as baterias LFP começaram a ser amplamente utilizadas no mercado de veículos elétricos de passageiros e no mercado de armazenamento de energia estacionária (ESS); As rotas tecnológicas de produção para LFP e fosfato de ferro coexistem de forma diversificada. No futuro, o desenvolvimento do LFP exigirá avanços tecnológicos em matérias-primas, processos de produção e equipamentos de produção chave para reduzir significativamente os custos de produção e melhorar o desempenho do produto. LFP de alta densidade de compactação, LFP de alta taxa de descarga (C-rate) e LFP de baixo custo representam oportunidades de desenvolvimento futuros.
1. Mercado de Aplicação de Baterias de Íons de Lítio e Materiais de Cátodo
1.1 Enorme Potencial para a Eletrificação
A eletrificação do transporte e do armazenamento de energia renovável em grande escala têm enorme potencial. Vendas de veículos de nova energia na China: 3,52 milhões de unidades em 2021 (taxa de penetração de 13%); 9,8 milhões de unidades em 2023 (taxa de penetração de 31%); agosto de 2024 (taxa de penetração superior a 50%) 2024: vendas: aproximadamente 12 milhões de unidades (dados da CAAM), aumento de 25%-30% em relação ao mesmo período do ano anterior.
1.2 Baterias LFP Continuam a Ser a Rota Principal
As estatísticas mostram que, até agosto de 2024, a participação de instalação do LFP atingiu 74,2%, estabelecendo um novo recorde de participação de instalação.
As baterias ternárias e as baterias LFP, como duas rotas técnicas para veículos elétricos, estão cada vez mais divergindo, com a participação de mercado das baterias LFP aumentando, enquanto a das baterias ternárias diminui.
1.3 Mercado de ESS
Até o final de 2023, a capacidade instalada cumulativa de novos projetos de ESS em todo o país atingiu 31,39 GW/66,87 GWh. Em 2023, a nova capacidade instalada foi de 22,6 GW/48,7 GWh, um aumento de mais de 260% em relação ao final de 2022, quase 10 vezes a capacidade instalada no final do 13º Plano Quinquenal, e já superando a meta de instalação para 2025.
Em 2024, a escala global de envio de células de ESS é de 314,7 GWh, aumento de 60% em relação ao mesmo período do ano anterior.
A indústria de células de ESS entrou oficialmente na era dos "0,35 iuanes/Wh" e pode entrar na era dos 0,15 iuanes no futuro.
De 2021 até agora, os participantes no mercado de LFP tornaram-se mais diversos, e empresas tradicionais de materiais ternários, como Easpring Technology, Hunan Changyuan Lico, Guangdong Brunp e Nantong Reshine, também começaram a emergir desde 2024. A Brunp construirá uma nova capacidade de LFP de 450.000 toneladas/ano em Yichang, Hubei.
Em 26 de fevereiro de 2024, o Departamento de Proteção Ambiental de Yichang realizou o primeiro aviso público da avaliação de impacto ambiental para o projeto de LFP de nova geração de 450.000 toneladas/ano da Brunp.
Afetada pelos baixos preços de licitação no segundo semestre de 2023, a taxa de processamento principal do LFP em julho de 2024 se aproximou de 15.500 iuanes/tonelada. Enquanto isso, o preço do carbonato de lítio caiu mais de 15.000 iuanes/tonelada, e o preço de transação do LFP ultrapassou 40.000 iuanes/tonelada, entrando na faixa de 30.000 iuanes/tonelada. Em outubro-novembro de 2024, a taxa de processamento excluindo carbonato de lítio foi de cerca de 14.000 iuanes/tonelada.
Faixa de Preço de Venda Principal:
Nível 1: Hunan Yuneng, Dynanonic, Fulin Precision Machining
Nível 2: Anda Technology, Hubei Wanrun, Lopal, Youshan Technology, Rongtong High-Tech
Outros Novos Participantes
Do ponto de vista das taxas de processamento, como as taxas de operação consistentemente permaneceram acima de 50%, as empresas gradualmente reduziram o coeficiente de desconto para o carbonato de lítio, reduzindo pedidos de baixo preço que geravam prejuízos e tentando mais pedidos de alto preço, resultando em um ligeiro aumento nas taxas de processamento gerais.
A partir do segundo semestre de 2024, um grande volume de produtos LFP de alta densidade de compactação será enviado. Devido às altas barreiras de processo, esses produtos terão um preço premium, com lucros 1.000-2.000 iuanes mais altos: o fornecimento principal de produtos de alta densidade de compactação utiliza um processo de segunda sinterização, com os produtos Yuneng com um preço premium de 2.000-3.000 iuanes, e custos esperados de 1.000-2.000 iuanes mais altos, resultando em um lucro geral 1.000-2.000 iuanes mais alto.
2. Rotas Tecnológicas de Produção para LFP
2.1 Rota de Oxalato de Ferro
O processo de oxalato de ferro é o método de produção de LFP mais antigo, inicialmente usando oxalato de ferro, fosfato monoamônico (MAP) e carbonato de lítio como matérias-primas, o que produzia uma grande quantidade de gás CO2, perda significativa de carbono e qualidade inconsistente do produto, com baixa densidade de compactação. Além disso, liberava amônia, poluindo o meio ambiente.
Atualmente, algumas empresas usam um processo melhorado, reagindo oxalato de ferro com fosfato de dihidrogênio de lítio. Sem a liberação de amônia, este método produz LFP com alta densidade de compactação.
Atualmente, apenas algumas empresas na China, como Fulin Precision Machining e Hunan Pengbo New Energy, usam este método. O custo do oxalato de ferro é relativamente alto, e são necessários solventes orgânicos como dispersantes, tornando o custo geral alto. No entanto, quando o preço do carbonato de lítio estava alto, o custo do oxalato de ferro tinha pouco impacto no custo total. Agora, como o preço do carbonato de lítio volta a níveis racionais, esta rota tecnológica enfrenta pressões de custo. Atualmente, os produtos LFP produzidos por esta rota tecnológica podem alcançar uma densidade de compactação de 2,65-2,70, com um preço de venda mais alto em relação aos produtos convencionais.
Atualmente, a indústria está enfrentando uma concorrência acirrada, com empresas de LFP operando abaixo da capacidade e a maioria sofrendo prejuízos, mas a Fulin Precision Machining permanece em pleno funcionamento e lucrativa.
2.2 Rota de Óxido de Ferro Vermelho
No início, a VALENCE, dos EUA, e a Changyuan Technology, de Taiwan, usaram esta rota tecnológica para produzir LFP, inicialmente usando óxido de ferro vermelho, MAP e carbonato de lítio como matérias-primas, o que liberava amônia, poluindo o meio ambiente. Mais tarde, eles usaram óxido de ferro vermelho e fosfato de dihidrogênio de lítio para produzir LFP, superando o problema da geração de amônia.
Vantagens desta rota: custo mais baixo, bom desempenho de revestimento durante a produção de baterias.
Desvantagens: menor capacidade, risco de redução incompleta do ferro trivalente, oferta limitada de óxido de ferro vermelho de alta qualidade e baixo custo, e à medida que o custo do fosfato de ferro diminui gradualmente, a vantagem de custo do óxido de ferro vermelho diminuirá.
Atualmente, apenas algumas empresas na China, como Chongqing Tery e GCL New Energy, usam esta rota tecnológica.
Diz-se que a Chongqing Tery e a GCL usam um método de segunda sinterização, melhorando o desempenho eletroquímico do produto.
Atualmente, com o baixo preço do fosfato de ferro, a vantagem de custo do processo de óxido de ferro vermelho não é mais significativa.
2.3 Rota de Ácido Fosfórico
A Hubei Wanrun e a BYD foram as primeiras na China a usar esta rota tecnológica para produzir LFP. Inicialmente, o preço do fosfato de ferro era muito alto, atingindo 38.000 iuanes/tonelada. Com o envolvimento de empresas químicas de fósforo e titânio, o preço do fosfato de ferro diminuiu significativamente, e esta rota tecnológica tornou-se a principal, representando mais de 85% da participação de mercado.
Vantagens desta rota: alto rendimento, excelente desempenho do produto, limpo e ambientalmente amigável.
Desvantagens: custo ligeiramente mais alto, grandes quantidades de águas residuais precisam ser concentradas e cristalizadas durante a produção de fosfato de ferro.
Atualmente, a maioria das empresas na China, incluindo Hunan Yuneng, Hubei Wanrun, BYD, CATL, Lopal e Hubei Rongtong, usam esta rota tecnológica.
Atualmente, os produtos feitos usando este processo podem alcançar uma densidade de compactação de 2,6 e uma capacidade de 145.
Atualmente, entre as empresas que usam este processo, apenas a Hunan Yuneng é lucrativa, enquanto as outras estão sofrendo prejuízos na maioria dos casos.
Recentemente, o preço do sulfato ferroso aumentou, levando a um aumento no preço do fosfato de ferro, que foi repassado para o LFP a jusante, aumentando em 300-500 iuanes/tonelada.
2.4 Rota de Fe(NO₃)₃
2.5 Método Hidrotérmico
3. Rotas Tecnológicas de Produção para Fosfato de Ferro
3.3 Método de FeCl₃
As siderúrgicas geram uma grande quantidade de águas residuais da lavagem ácida de chapas de aço, contendo altas concentrações de FeCl₃. Anteriormente, isso era usado para produzir óxido de ferro vermelho de baixo valor, mas agora pode ser usado para produzir fosfato de ferro de alto valor.
FeCl₃ + H₃PO₄ + 3NH₃ = FePO₄ + 3NH₄Cl
Este método produz fosfato de ferro de alta pureza, alcançando o nível de um processo de duas etapas usando sulfato ferroso em uma única etapa.
4. Análise de Custo do LFP
5. Rentabilidade do LFP
No primeiro semestre de 2024, o desempenho operacional geral da indústria de LFP permaneceu ruim, com apenas a Hunan Yuneng alcançando lucratividade. No entanto, a margem de prejuízo para a maioria das empresas diminuiu significativamente em relação ao mesmo período do ano anterior, com a Wanrun New Energy e a Fulin Precision Machining transformando suas margens brutas de negativas para positivas.
Atualmente, a indústria de LFP ainda está em uma fase de desequilíbrio entre oferta e demanda. Os custos de fabricação são um fator central que afeta a competitividade, principalmente incluindo materiais diretos, despesas de fabricação e custos de energia, sendo o custo do carbonato de lítio o maior componente.Portanto, a estabilidade dos preços do carbonato de lítio é decisiva para o desempenho empresarial.
Além disso, num mercado com margens brutas baixas, as empresas devem manter continuamente vantagens de capacidade, garantir a operação em alta carga e reduzir os custos unitários de produção.
6. Mecanismo de Preços do LFP
Mecanismo de preços atual do LFP na indústria
Modelo de Licitação da BYD:
Custo do carbonato de lítio + taxa de processamento (incluindo fosfato de ferro e outros materiais auxiliares)
10% de desconto no preço do carbonato de lítio + 13.000-16.000 yuan/tonelada
75.000 x 0,9 x 0,245 + 16.000 = 32.537 yuan/tonelada
75.000 x 0,245 + 14.000 = 32.375 yuan/tonelada
Atualmente, com esta cotação, há uma perda de 2.000-5.000 yuan/tonelada.
7. Oportunidades de Desenvolvimento para o LFP
7.1 LFP de Alta Densidade de Compactação
Para aumentar a densidade energética das baterias sem alterar o volume, é necessário aumentar a densidade de compactação da folha de cátodo de LFP. O Shenhao Plus da CATL utiliza tecnologia de classificação de partículas no cátodo para alcançar uma densidade de compactação ultra-elevada.
O LFP de alta densidade de compactação (método do fosfato de ferro) acrescenta um processo de sinterização secundária, exigindo padrões mais elevados para a preparação do precursor e a classificação do tamanho das partículas.
O processo de sinterização secundária envolve duas etapas de sinterização a diferentes temperaturas e/ou atmosferas durante a preparação do LFP, a fim de otimizar a microestrutura, melhorar a cristalinidade, a densidade, a densidade de compactação e aumentar o desempenho eletroquímico. Cada tempo de sinterização deve ser controlado com precisão para garantir a reação completa e a densificação, evitando ao mesmo tempo a sinterização excessiva que leva ao crescimento dos grãos. A densidade de compactação do LFP pode ser melhorada através de um processo de sinterização secundária.
LFP de alta densidade de compactação: Atualmente, as principais rotas de processo são o método do fosfato de ferro e o método do oxalato ferroso. As vantagens tanto do método do fosfato de ferro como do método do oxalato ferroso residem na sua capacidade de alcançar uma maior densidade energética, sendo o método do oxalato ferroso o primeiro a alcançar o fornecimento em massa, enquanto a maioria das empresas adota o método do fosfato de ferro.
7.2 LFP de Alta Taxa C para Aplicações a Baixas Temperaturas
Atualmente, o LFP ainda enfrenta problemas de carregamento rápido e mau desempenho a baixas temperaturas. A SD Lomon desenvolveu LFP de alta taxa C com partículas de tamanho nanométrico, que podem resolver os gargalos no carregamento rápido e na descarga a baixas temperaturas.
7.3 LFMP de Alta Densidade Energética
Em 2024, o mercado do LFMP é amplamente dominado por três empresas: Hengchuang Nano, Ronbay Skoltech e Dynanonic, com outras empresas tendo remessas mínimas, principalmente focadas na entrega de amostras.
Embora o tamanho do mercado do LFMP continue a ser relativamente pequeno, o investimento da indústria continua a ser fervoroso.
7.4 Linha de Produção de LFP em Larga Escala e Inteligente
À medida que a capacidade de LFP continua a crescer, aumentam as demandas para que os equipamentos de produção sejam em larga escala, inteligentes e mais eficientes.
(1) Moinho de Areia Vertical de Grande Porte
Em termos de dificuldade de fabricação, os moinhos de areia verticais são mais fáceis de produzir, uma vez que evitam problemas de vedação, resultando em custos de fabricação mais baixos. Portanto, os moinhos de areia verticais são mais adequados para produtos com requisitos mais baixos, mas com volumes de produção elevados.
O design vertical do rotor de moagem do moinho de areia também evita os problemas de deformação do eixo principal comuns nos moinhos de areia horizontais tradicionais. Além disso, o aumento da pressão devido à acumulação do meio de moagem oferece potencial para melhorar a eficiência de moagem.
(2) Forno Rotativo de Grande Porte
Um forno rotativo produzido por uma determinada empresa tem um tubo de forno com cerca de 40 metros de comprimento e um diâmetro de cerca de 2 metros. Uma única unidade pode produzir mais de 10.000 toneladas de LFP por ano. O equipamento é projetado especificamente para o processamento contínuo a altas temperaturas do LFP, utilizando uma estrutura de forno rotativo externo aquecido eletricamente. Aquece continuamente o produto através de seções de temperatura controlada dentro do forno, garantindo um aquecimento uniforme, uma reação completa, uma qualidade de produto consistente, uma operação estável e confiável, uma manutenção simples e baixos custos operacionais.
8. Conclusão
1. O material de cátodo é o material central e chave das baterias de íons de lítio, determinando o seu desempenho e custo.
2. Devido às suas vantagens de custo e segurança, o LFP tornou-se o principal material no mercado, com uma quota de mercado superior a 70%.
3. Devido aos avanços na tecnologia de fabricação de baterias de lítio e na tecnologia de fabricação automóvel, à aplicação de baterias de lâminas de LFP, CTP, CTC, CTB e à introdução de LFP de alta densidade de compactação, a densidade energética do LFP aumentou significativamente. Como resultado, as baterias de LFP começaram a ser amplamente utilizadas no mercado de veículos elétricos de passageiros e no mercado de armazenamento de energia estacionária.
4. As rotas de tecnologia de produção para o LFP e o fosfato de ferro coexistem de forma diversificada. No futuro, o desenvolvimento do LFP exigirá avanços tecnológicos nas matérias-primas, nos processos de produção e nos equipamentos de produção chave, a fim de reduzir significativamente os custos de produção e melhorar o desempenho do produto. O LFP de alta densidade de compactação, o LFP de alta taxa C e o LFP de baixo custo representam oportunidades de desenvolvimento futuros.
5. O LFP de alta densidade de compactação, o LFP de alta taxa C e o LFP de baixo custo representam oportunidades de desenvolvimento futuros.
