A indústria poderia reduzir as emissões de GEE promovendo uma cadeia de valor circular em que as baterias sejam reutilizadas, reparadas ou recicladas. No entanto, isto requer um enorme esforço e coordenação intersetorial.

Barreiras económicas

Os picos históricos e a volatilidade dos preços, as regulamentações nacionais e a escassez de materiais de construção podem atrasar drasticamente a construção de fábricas.

Padrões de produção harmonizados e uma forte ênfase no emprego local e nos diálogos inclusivos podem mitigar algumas destas barreiras. A legislação e as iniciativas de rastreabilidade da cadeia de abastecimento também podem ajudar a melhorar as práticas de abastecimento.

Materiais

Os materiais utilizados na produção de baterias podem ser críticos. O exemplo mais proeminente é o lítio, que representa dois terços do custo de um carro elétrico.

Outras preocupações com matérias-primas incluem grafite natural, níquel e fósforo. Embora a infra-estrutura mineira esteja geralmente bem estabelecida para estes metais, novos depósitos não estão a ser descobertos com rapidez suficiente para compensar minas antigas. Como resultado, espera-se alguma escassez de matérias-primas nos próximos anos.

Outra preocupação potencial é que as operações possam ter impactos desfavoráveis ​​nas comunidades locais através de violações dos direitos humanos, incluindo trabalho infantil e forçado. O cobalto, por exemplo, está na lista do Departamento do Trabalho de mercadorias produzidas por trabalho infantil e/ou forçado.

A melhor forma de enfrentar estes riscos é através do planeamento estratégico e da diversificação da cadeia de abastecimento. A McKinsey acredita que uma cadeia de valor global resiliente de baterias pode ser construída em torno de centros regionais que cubram mais de 90% da demanda local de células e 80% da demanda local de materiais ativos.

Design de Célula

Várias opções de design de células afetam a confiabilidade, a segurança e o desempenho da bateria. A caixa ou bolsa, os isoladores internos, os conectores, as portas de ventilação e os materiais dos eletrodos têm impactos significativos. Não existe uma célula de íon de lítio padrão, com células que nominalmente parecem iguais, exibindo comportamento e desempenho muito diferentes.

O sal eletrolítico usado nas baterias de íon de lítio (LiPF6) se decompõe para formar ácido fluorídrico (HF) tóxico se misturado com água ou exposto à umidade durante a produção e montagem. As células são fabricadas e montadas em “salas secas” para evitar a formação de HF.

À medida que a procura global por baterias de iões de lítio aumenta, a resiliência da cadeia de abastecimento torna-se cada vez mais importante. Isto pode ser alcançado através da integração vertical, gestão localizada da cadeia de abastecimento a montante, parcerias estratégicas e planeamento rigoroso de aumentos de produção. As empresas também podem ajudar a estabelecer um impacto social sustentável e inclusivo, apoiando a saúde, a segurança, os padrões de comércio justo e as iniciativas ambientais e de desenvolvimento comunitário. Isto inclui a criação de uma cadeia de valor circular na qual as baterias usadas possam ser reparadas, reutilizadas ou recicladas.

Conectando Células

A maioria dos Corrente de bateria de lítio módulos em um veículo são construídos com conexões paralelas de múltiplas células. Isto aumenta a confiabilidade do sistema adicionando caminhos de energia redundantes. No entanto, cria um desequilíbrio de corrente entre ramos paralelos e aumenta a degradação das células devido à geração de calor desigual e à variação da resistência entre células.

Isto leva a um gradiente de envelhecimento entre os ramos paralelos individuais, o que reduz a capacidade da bateria e representa um risco de segurança se a corrente de ramo mais alta exceder a corrente nominal máxima de carga/descarga da célula (ver figura 1c). Isso pode causar superaquecimento da célula antes que o restante dos dispositivos de segurança seja ativado.

Para superar isso, o projeto do módulo precisa permitir uma separação segura das células soldadas sem comprometer o processo ou o desempenho da soldagem. Isto pode ser feito projetando as células para terem duas áreas de união separadas que são cortadas após o processo de soldagem. As células individuais resultantes podem então ser usadas em novos produtos de bateria.

Embalagem

Tal como acontece com a maioria das mercadorias perigosas, as baterias de lítio e os equipamentos alimentados por bateria requerem embalagens específicas para garantir a sua segurança durante o transporte. Essas especificações podem variar dependendo do meio de transporte.

Por exemplo, o transporte ferroviário exige o cumprimento de um conjunto diferente de diretrizes específicas para o transporte de mercadorias perigosas. Esses regulamentos estão detalhados nas diretrizes para Transporte Ferroviário de Mercadorias Perigosas (RID), que, quando combinadas com as diretrizes ADR usadas para transporte rodoviário, exigem efetivamente embalagens, processos e proteções semelhantes.

Este tipo de embalagem protege contra curto-circuitos, utilizando embalagens internas não condutoras que envolvem completamente as células e baterias e são colocadas com segurança em embalagens externas resistentes. Esses pacotes também incluem divisórias internas para evitar movimentos que possam afrouxar as tampas dos terminais, e são fixadas com fita adesiva para evitar que a bateria se desloque durante o transporte. Essas medidas de proteção ajudam a cumprir a UN3480 e outras diretrizes de materiais perigosos.