Instituto do Níquel: Progresso e Desafios na Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio no Japão [Cúpula de Nova Energia]

No Fórum de Reciclagem de Baterias de Lítio da 2025 (10ª) Exposição da Indústria de Nova Energia, organizada pela SMM Information & Technology Co., Ltd. (SMM), Kenji Takeda, representante-chefe do escritório do Instituto do Níquel no Japão, compartilhou insights sobre o tema "Progresso e Desafios na Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio no Japão". Ele observou que, embora a adoção de veículos elétricos (EVs) possa estar desacelerando, as baterias de íons de lítio permanecerão como a principal tecnologia por enquanto. Os materiais de cátodo estão em constante evolução. O níquel e o cobalto já foram os principais materiais, mas agora o LFP está sendo usado em EVs. Fique atento às mudanças futuras. As empresas estão aprimorando as tecnologias de reutilização e reciclagem de baterias de EVs, mas pode levar algum tempo até que elas sejam aplicadas na prática. As baterias de EVs futuras podem usar materiais mais baratos, mais seguros e com menores riscos de recursos, portanto, as empresas de reutilização e reciclagem precisam considerar isso (os materiais-chave podem mudar).

Aplicações de Baterias de Íons de Lítio
Uso Principal Muda para EVs:
Antes de 2010, as baterias de íons de lítio foram comercializadas pela Sony em 1991, sendo usadas principalmente em pequenos dispositivos, como smartphones, PCs e dispositivos móveis, com uma pequena quantidade sendo usada em carros como baterias híbridas.
Após 2020, além de pequenos dispositivos, os EVs se tornaram a principal tendência. A produção e o uso aumentarão significativamente, com a tendência de mudança dos materiais de cátodo de ternário para LFP. Além dos EVs, a demanda por armazenamento de energia renovável (sistemas de energia) também aumentará.

Tendências de Vendas de EVs:
Os subsídios impulsionaram o rápido crescimento dos EVs, com as vendas de EVs puros chegando a quase 10 milhões de unidades em 2023. Em 2024, a taxa de crescimento desacelerou.
A tendência de aumento da produção deve continuar por algum tempo. Embora a produção de baterias esteja aumentando significativamente, as questões de recursos estão começando a ganhar atenção.

Movimentos das Montadoras Japonesas:
A Toyota havia previsto vendas de 1,5 milhão de unidades até 2026, mas revisou essa previsão para cerca de 1 milhão de unidades em setembro de 2024. No entanto, a empresa ainda não mudou sua previsão de alcançar 3,5 milhões de unidades até 2030.
A Honda estabeleceu a meta de converter todas as suas vendas para EVs/veículos a célula de combustível até 2040. Desta vez, eles explicaram o caminho para alcançar essa meta. A empresa planeja manter as vendas totais em cerca de 5 milhões de unidades e converter as 3 milhões de unidades restantes para híbridos até 2030. Em 2024, essa meta permanece inalterada.

Recursos Recicláveis em Baterias de Potência
Ao reciclar, as partes valiosas geralmente são:
Baterias de níquel-metal hidreto; níquel, terras raras, etc.; baterias de lítio ternárias (NMC, NCA); eletrodos (cobre, alumínio); materiais de cátodo (níquel, manganês, cobalto); materiais de ânodo (carbono?); lítio nos materiais de cátodo e eletrólito; baterias LFP
Materiais de cátodo (ferro, fósforo)... eles ainda serão valiosos?; eletrodos, materiais de ânodo, lítio, etc., são os mesmos que nas baterias ternárias.
Nem todos os materiais usados podem ser reciclados (valiosos).

LIBs em Sistemas de Potência
Uso eficaz de energia renovável (a Alemanha perdeu 6,5 bilhões de kWh em 2020, o Japão perdeu 800 milhões de kWh em 2022?)
A Califórnia planeja usar 100 GWh; os 129 MWh da Austrália trarão uma receita anual de 4,5 bilhões de dólares australianos.

LIBs em Sistemas de Potência e Tendências de Uso
Até 2030, espera-se que centenas de GWh/ano de capacidade sejam introduzidas (comparáveis aos EVs)
Grande capacidade, muitas opções ao considerar preço e manutenibilidade, incluindo baterias de fluxo redox, baterias de chumbo-ácido, baterias de sódio-enxofre, baterias de íons de lítio baseadas em LFP, baterias de níquel-zinco, baterias de íons de sódio, baterias de EVs usadas, etc.;
Considerando os riscos de incêndio e as restrições a materiais perigosos, as baterias de íons de lítio e de sódio-enxofre podem ser evitadas em aplicações em grande escala...
As baterias domésticas ainda são caras no Japão e ainda não se tornaram generalizadas.

Coleta e Reutilização de Baterias de Íons de Lítio
Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio
Processo Geral de Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio
Coleta de Baterias de EVs
Os sistemas de reciclagem de baterias de chumbo-ácido e pequenas baterias já foram estabelecidos. Os sistemas de reciclagem de baterias de íons de lítio também começaram a operar. Mas e se elas forem usadas como baterias de segunda mão ou reutilizadas?

"Reutilização" de Baterias de EVs
Criando novos propósitos de reutilização e reciclagem para baterias usadas do EV "LEAF";
Essa iniciativa pioneira foi altamente elogiada. Esperamos ver mais de suas conquistas no futuro.

Sistema de Armazenamento de Energia da Toyota e JERA
As baterias usadas são conectadas em série, utilizando a capacidade residual iniciando a produção e a comutação de bypass em microssegundos. Em princípio, um grande número de baterias pode ser conectado a baixo custo.
A menos que isso seja em grande escala e público (obrigatório), é difícil manter o valor da reutilização. Esses sistemas para usar baterias usadas de forma eficaz se tornarão mais generalizados no futuro?

Questões de Reutilização de Baterias Secundárias
As baterias de EVs podem ser reutilizadas após cerca de 15 anos (a vida útil média de um carro doméstico é de 14,7 anos).
No entanto, a tecnologia de baterias está em constante avanço em direção a maior densidade de energia e menor custo. Portanto, quando baterias antigas são reutilizadas após mais de uma década, elas podem já estar obsoletas. Assim, vale a pena considerar se o custo da reutilização pode ser recuperado e se essas baterias serão realmente usadas. Portanto, é necessário estabelecer métodos legais e regulamentados para a reutilização de baterias antigas.

Reciclagem de Baterias de Lítio no Japão
Reciclagem de Baterias por Empresas Japonesas de Metais Não Ferrosos
Empresas de metais não ferrosos e empresas de reciclagem que lidam com níquel, cobalto, cobre, etc., estão desenvolvendo processos de reciclagem de baterias de íons de lítio. Muitas empresas estão usando vários subsídios fornecidos pelo Ministério da Economia, Comércio e Indústria, e essas empresas já estabeleceram plantas-piloto. No futuro, a obtenção de matérias-primas (baterias de EVs) se tornará uma questão?
Com a disseminação dos EVs, muitas outras empresas estão envolvidas no processo de pré-tratamento, desde a coleta de baterias até a trituração e separação, e esse número pode aumentar no futuro.

Reciclagem de Baterias de EVs: Exemplo de Pré-tratamento
① Pré-tratamento: Coleta - Descarga - Torrefação para alcançar a inofensividade, essa parte é difícil, afeta os processos subsequentes.
Torrefação e separação usando processos de cimento
Uso e Reciclagem Futura de Níquel e Cobalto
Tendências Globais de Produção de Níquel
O crescimento da produção de níquel não é tão rápido quanto as vendas de EVs, mas desde 2022, a produção da Indonésia aumentou.
Mudanças no Consumo Global de Níquel
O consumo de níquel continua a crescer de forma constante. O aço inoxidável continua sendo o principal consumidor. O uso em baterias está aumentando.
Previsão de Demanda por Baterias
Densidade de Peso da Bateria de EV: 130 Wh/kg (equivalente ao LEAF atual)
Quanto à previsão para 2030, conservadoramente, o Cenário 1 pode ocorrer. O Cenário 2 pode ocorrer. O Cenário 4 também é possível no caso mais otimista.
*A bateria LEAF mostrada aqui é representativa do sistema ternário (níquel, cobalto, manganês), mas as baterias de íons de lítio desenvolvidas para EVs fizeram progressos consideráveis e estão avançando no aumento da capacidade (densidade).
Em 2022, alguns LFPs ultrapassaram essa densidade de peso.

Baterias Secundárias de Próxima Geração e Suas Matérias-Primas
Resumo
A adoção de EVs pode estar desacelerando, mas as baterias de íons de lítio permanecerão como a principal tecnologia por enquanto.
Os materiais de cátodo estão em constante evolução. O níquel e o cobalto já foram os principais materiais, mas agora o LFP está sendo usado em EVs. Fique atento às mudanças futuras.
As empresas estão aprimorando as tecnologias de reutilização e reciclagem de baterias de EVs, mas pode levar algum tempo até que elas sejam aplicadas na prática.
As baterias de EVs futuras podem usar materiais mais baratos, mais seguros e com menores riscos de recursos, portanto, as empresas de reutilização e reciclagem precisam considerar isso (os materiais-chave podem mudar).
Clique para ver o relatório especial sobre a 2025 (10ª) Exposição da Indústria de Nova Energia.