Negli ultimi dieci anni, le batterie al litio hanno guadagnato popolarità grazie alle loro prestazioni superiori nelle applicazioni domestiche e industriali. L'alta densità energetica e le eccellenti capacità di stoccaggio dell'energia elettrica di queste batterie sono i principali fattori del loro successo. L'alta densità energetica delle batterie al litio significa che possono immagazzinare più energia in un volume più piccolo e con minor consumo di materiale, il che le rende una scelta popolare per prodotti piccoli, indossabili e portatili.
Principali attori nel mercato globale delle batterie al litio
Il valore di mercato dell'industria delle batterie al litio è di circa $54,4 miliardi nel 2023. Con l'aumento della domanda di batterie al litio, gli esperti prevedono che il mercato crescerà costantemente a un tasso di crescita annuo composto di circa il 20,3% dal 2024 al 2030. L'industria automobilistica è il principale cliente delle batterie al litio e ha il maggior potenziale di sviluppo. Grazie al miglioramento delle prestazioni delle batterie al litio e alla riduzione dei costi, ci si aspetta che la registrazione di veicoli elettrici (EV) in tutto il mondo cresca in modo esponenziale.
Gli Stati Uniti guidano il mercato in questo settore, con un aumento delle vendite di veicoli elettrici guidato da regolamenti favorevoli e da un gran numero di operatori privati. Entro il 2030, si prevede che il 64% dei veicoli leggeri negli Stati Uniti sarà alimentato da batterie al litio. Tra le principali aziende produttrici di batterie al litio, Albemarle Corporation (ALB) genera i profitti più alti e ha una capitalizzazione di mercato di $18,1 miliardi. Altri attori principali, come LG Energy Solutions della Corea del Sud, il gigante industriale giapponese Toshiba Corporation e Arcadium Lithium PLC, sono leader globali nello sviluppo delle batterie al litio.
Posizione della Cina nel mercato globale delle batterie al litio
Nel frattempo, i produttori cinesi di batterie occupano una posizione chiave nel mercato globale delle batterie al litio. Con oltre un decennio di vantaggio, la Cina non solo guida il mondo in capacità di produzione di batterie in funzione e pianificate, ma è anche il più grande mercato di veicoli elettrici al mondo. Anche se la fine dei sussidi statali e le pressioni economiche all'inizio del 2023 hanno temporaneamente frenato la produzione di veicoli elettrici, i produttori di batterie rimangono fiduciosi nello sviluppo a lungo termine del mercato, annunciando 247 gigawatt-ore (GWh) di nuova capacità di batterie solo nel primo trimestre del 2023.
EVE Energy dovrebbe assumersi quasi la metà di questa nuova capacità e ci si aspetta che diventi il secondo produttore di batterie più grande della Cina dopo CATL nel 2030, con una capacità in aumento di quasi il 500% rispetto al 2023. Le posizioni dei principali attori come BYD, CALB Group e SVOLT Energy Technology rimarranno invariate durante il periodo previsto. Inoltre, aziende come Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy e Funing Technology avranno ciascuna una produzione totale di batterie di oltre 100 GWh in Cina entro il 2030. I rapidi cambiamenti nell'industria manifatturiera delle batterie in Cina significano che potrebbero emergere nuove aziende leader nel 2030.
Avanzamenti nella tecnologia delle batterie al litio e nuove batterie al litio
I progressi nella tecnologia delle batterie al litio hanno portato a prodotti più efficienti e potenti. Nuove batterie al litio stanno emergendo ogni mese e le batterie al fosfato di ferro e litio (LFP) dominano attualmente il mercato. La Cina è il principale produttore di batterie LFP, producendo il 95% delle batterie LFP installate in quasi tutti i veicoli leggeri (LDV). Allo stesso tempo, si sta anche stabilendo la catena di approvvigionamento per le batterie al sodio-ion senza litio, con più di 100 gigawatt-ore (GWh) di capacità di produzione principalmente in funzione o annunciata in Cina. Con la sua posizione dominante nella chimica delle batterie LFP, la Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL) della Cina produce la maggior parte delle batterie per camion. La durata e il costo inferiore delle batterie LFP le rendono una alternativa preferita alle tradizionali batterie al litio.
Le batterie al litio a stato solido (ASSLB) stanno diventando sempre più popolari anche per la loro maggiore sicurezza. La maggior parte dei produttori utilizza elettroliti di solfuro con alta conducibilità ionica per ottenere efficienti capacità operative. Tuttavia, la significativa conducibilità elettronica degli elettroliti di solfuro (circa 10^-8 S cm^-1) promuove il deposito diretto di dendriti di litio nelle particelle dell'elettrolita, causando gravi problemi di autoscarica.
I ricercatori hanno recentemente introdotto una strategia di isolamento elettronico dei confini di grano (GBEI) per impedire agli elettroni di trasportarsi attraverso i confini di grano (GB). Questo approccio consente alle celle simmetriche Li-Li di mostrare una durata ciclica 30 volte più lunga rispetto agli elettroliti di solfuro pristini e riduce il tasso di autoscarica delle celle piene a un terzo dell'originale. Le ASSB Li-LiCoO2 mantengono una capacità elevata dell'80% dopo 650 cicli e mantengono prestazioni cicliche stabili per più di 2.600 cicli a una densità di corrente di 0,5 mA cm-2.
Le future innovazioni sono destinate a plasmare il futuro delle batterie al litio, con l'integrazione di nuovi materiali che svolgono un ruolo vitale nell'aumentare la densità energetica e ridurre i costi dei materiali grezzi, riducendo così il costo delle celle e dei pacchi batteria. Tra questi, le nuove formulazioni degli elettroliti sono le più importanti. Queste formulazioni sono essenziali per lo sviluppo di materiali attivi negativi e positivi per le batterie al litio di prossima generazione.
Nel campo della chimica delle batterie, la chimica delle batterie al litio nichel manganese cobalto (NMC) è diventata il leader di mercato grazie alla sua capacità energetica superiore, specialmente in termini di autonomia, rendendola più attraente rispetto alle batterie al fosfato di ferro al litio (LFP) più economiche e sicure. Anche se la densità energetica è un fattore chiave nella scelta della batteria, l'uso della tecnologia LFP in Cina è esente da tasse di brevetto fino al 2022, il che influisce anche sull'accettazione di mercato della tecnologia LFP.
Le batterie NMC avranno una quota di mercato globale leggermente superiore alla metà nel 2023 e una quota di mercato di quasi il 70% in Europa, con previsioni di aumentare al 77,2% entro il 2030. Al contrario, le batterie LFP avranno solo una quota di mercato del 5,2% in Europa nel 2023 e si prevede che diminuiranno ulteriormente all'0,5% entro la fine del periodo di previsione. Nel mercato statunitense, si prevede che le batterie LFP avranno una quota di mercato del 20% entro il 2030, mentre le batterie NMC rappresenteranno il 50,2% e le varianti NMC-alluminio il 15,3%.
Nonostante le riserve limitate di risorse minerarie critiche in Europa e negli Stati Uniti, la crescita della quota di mercato delle batterie NMC è comunque significativa. L'estrazione delle risorse di cobalto e nichel utilizzate nelle batterie NMC è altamente concentrata nella Repubblica Democratica del Congo e in Indonesia. Attualmente, la maggior parte dei materiali viene processata in composti di grado batteria e in elettrodi positivi per batterie in Cina. Anche se gli Stati Uniti e l'Unione Europea hanno emanato leggi pertinenti per garantire la sicurezza dell'approvvigionamento e il riciclaggio di minerali strategici, sarà un lungo processo stabilire una catena di approvvigionamento completa dalle miniere agli impianti di riciclaggio.
