Escasez de material para el núcleo de las baterías de litio: ¿puede el litio de lago salado ampliar su producción?

La industria automovilística busca baterías y la industria de baterías busca materiales de litio. El precio del carbonato de litio se ha multiplicado por 10, pasando de 50.000 RMB/tonelada a 500.000 RMB/tonelada.

"Con el litio se puede viajar por todo el mundo". Las espaldas de las empresas de carbonato de litio nunca han sido tan rígidas. El precio de 50RMB es caro, y es posible que no puedas comprarlo. Para garantizar el suministro, incluso el Estado ha tomado medidas.

A mediados de marzo de este año, algunas empresas de sal de litio fueron entrevistadas por los departamentos estatales competentes para garantizar el suministro. Para conocer el contenido específico de las empresas de sal de litio, consulte Las 10 principales empresas de sal de litio de China. Al mismo tiempo, los fabricantes de productos derivados boicotearon y se negaron a comprar productos de carbonato de litio superiores a 500.000 RMB. El mercado se ha enfriado, y el precio de transacción del carbonato de litio se ha estabilizado en torno a los 450.000 RMB/tonelada, que sigue siendo muy caro.

¿Cómo puede ser tan caro? El aumento de la demanda es un aspecto, y el cuello de botella de la oferta es otro: las materias primas del carbonato de litio en China proceden principalmente del espodumeno de Australia, Sudamérica y los lagos salados de China. En concreto, los recursos de litio importados de Australia y Sudamérica ocupan la mayoría.

¿Qué pasa con los lagos salados de China? ¿Por qué no ampliar la producción cuando la demanda es alta para garantizar el suministro de empresas de baterías de ión litio?

El precio del carbonato de litio se multiplicó por 10 en un año

Grandes cargueros transportan "aceite blanco" a los puertos de Shanghai y Guangzhou; gigantes: Ganfeng Lithium, Tianqi Lithium y CATL están adquiriendo activamente minas de litio y recursos de lagos salados en el extranjero, pero sigue siendo difícil satisfacer el rápido crecimiento de las baterías de energía. .

En 2021, la demanda de carbonato de litio de China es de unas 330.000 toneladas de LCE, y la oferta de China es de unas 230.000 toneladas, con una brecha de unas 100.000 toneladas, de las cuales 80.000 toneladas son importadas del extranjero. En 2025, la demanda de carbonato de litio de China alcanzará las 600.000 toneladas de LCE, y la brecha puede llegar a 160.000 toneladas.

La demanda de carbonato de litio procede principalmente del rápido crecimiento de los vehículos de nuevas energías y del almacenamiento de energía. Los expertos del sector predicen que las ventas de vehículos de nuevas energías alcanzarán los 5,5 millones en 2022 y los 9 millones en 2025.

Según las previsiones de la Zhongguancun Energy Storage Alliance, la capacidad total instalada de almacenamiento electroquímico de energía alcanzará los 35 GWh en 2025, y la tasa de crecimiento compuesto del sector durante el "XIV Plan Quinquenal" superará los 60%.

En 2021, la capacidad instalada de baterías de litio hierro fosfato para vehículos de nueva energía superará a la de baterías ternarias, representando una proporción cada vez mayor. El principal incremento del almacenamiento de energía también corresponde principalmente a las baterías de litio hierro fosfato.

Tanto el fosfato de hierro y litio como los materiales ternarios (NCM) utilizan carbonato de litio, y el fosfato de hierro y litio tiene una mayor demanda que el carbonato de litio. Algunas empresas japonesas y coreanas de baterías utilizan materiales ternarios (NCA) e hidróxido de litio, que es relativamente pequeño.

China carece de carbonato de litio, pero no es falta de capacidad de producción, sino de recursos de litio.

El suministro de recursos de litio es polifacético. La mayor parte procede de las importaciones, y la dependencia exterior de China supera las 70%. De las 230.000 toneladas de producción de LCE suministradas por China, las materias primas proceden principalmente de las minas de litio de Australia y de los lagos salados de Sudamérica. Con la continua extracción de espodumeno en otros países, el contenido de litio mostrará una tendencia a la baja en el futuro, y el coste de extracción del litio será cada vez mayor.

China tiene cuatro fuentes: lepidolita, espodumeno, reciclaje de baterías y extracción de litio de lagos salados.

La lepidolita de China se distribuye principalmente en Yichun, Jiangxi, y los recursos son relativamente limitados.

La mina de espodumeno de Sichuan está situada en una zona de gran altitud, y la inversión inicial en infraestructuras es grande y larga, y la escala de extracción es temporalmente insuficiente.

El año pasado, el equivalente de carbonato de litio suministrado por el reciclado de baterías fue de unas 20.000 toneladas, una cantidad relativamente pequeña. Al cabo de 3 años, la batería se retirará a gran escala. El presidente de Guoxuan Hi-Tech cree que, para 2040, la demanda total de materias primas para la fabricación de baterías y la oferta total de materiales para el reciclaje de baterías habrán alcanzado un equilibrio. No se puede contar con ello a corto plazo.

De este modo, los lagos salados de China parecen ser una excelente forma de reponer la producción de carbonato de litio lo antes posible.

Surge una nueva tecnología para extraer litio de lagos salados

64% de los recursos mundiales de litio proceden de lagos salados, que son una importante fuente de carbonato de litio. ¿De dónde procede el lago salado? Hace unos 100.000 años.

En aquella época, el movimiento de la corteza terrestre formó lagos. Sin embargo, debido al clima árido y al insuficiente suministro externo de agua, se evaporó una gran cantidad de agua de los lagos y aparecieron salinas alrededor, formando lagos salados.

El Lago Salado es un tesoro. Deposita unos 200 tipos de minerales salinos. El ser humano ha extraído del lago salado un gran número de materias primas importantes como la halita, el álcali, la mirabilita y el potasio, el litio, el magnesio, el boro, etc.

El litio es sólo uno de los yacimientos de los lagos salados, y el contenido es diferente, la proporción entre magnesio y litio es diferente, y la tecnología de extracción del litio también es diferente.

Los principales lagos salados pueden resumirse en tres características:
(1) Los lagos salados de China tienen grandes reservas, una baja relación magnesio-litio y buenas dotaciones.
(2) El lago salado de Qinghai tiene baja concentración de litio, alta relación magnesio-litio y escasa dotación.
(3) Los lagos salados del Tíbet tienen una alta concentración de litio, y la mayoría de los lagos salados tienen una baja relación magnesio-litio y una buena dotación.

La tecnología de extracción de litio en lagos salados cuenta actualmente con cuatro métodos técnicos: método de enriquecimiento en campos salinos, método de separación por membranas, método de adsorción por intercambio iónico y método de extracción por disolventes. Es necesario seleccionar el método técnico adecuado en función del tipo y las características del lago salado.

"Extraer álcali en invierno, secar sal en verano". Esta es la frase más repetida por los profesores de química, en referencia al antiguo método de enriquecimiento en campos de sal. Este método requiere la construcción de campos de sal y la excavación de canales para desviar la salmuera. Actualmente es el proceso más productivo para extraer litio de los lagos salados.

La tecnología está madura, el coste de producción es bajo y se utiliza ampliamente en Sudamérica. Sin embargo, tiene elevados requisitos de calidad de la salmuera y no puede tratar eficazmente salmueras con una elevada relación magnesio-litio, por lo que no es adecuada para el lago salado de Qinghai.

Por supuesto, la construcción de campos de sal supone una amenaza para el entorno ecológico, y el Tíbet ya la ha prohibido, por lo que es difícil promover esta ley en China.

Los métodos de separación por membrana incluyen membranas de electrodiálisis y membranas de nanofiltración, etc., y requieren halógeno viejo con una concentración de litio relativamente alta. Por lo general, el halógeno viejo con una concentración de litio de 4-5g/L antes de poder ser utilizado, y el rendimiento total también es muy bajo. Debido a factores como el mayor coste de la electricidad, el método de membrana rara vez se utiliza solo, y generalmente se utiliza junto con el método de adsorción.

El método de adsorción por intercambio iónico tiene una alta selectividad y puede extraer directamente el litio del haluro original, lo que resulta sencillo y respetuoso con el medio ambiente.

Un investigador científico de alto nivel de la extracción de litio de lagos salados dijo: "El método de adsorción es la tecnología dominante en los lagos salados de China, pero después de la adsorción de aluminio, la concentración pendiente es relativamente baja, por lo que el seguimiento debe añadirse con membranas y luego concentrarse. El método de adsorción y membranas utilizado puede producir unas 20.000 toneladas de carbonato de litio al año."

Dado que el carbonato de litio generado durante el ciclo bloqueará el tamiz molecular y provocará fallos, este método no es adecuado para los lagos salados de tipo carbonatado.

En general, la corriente principal de la tecnología de extracción de litio de lagos salados es el método de adsorción más el proceso de membrana para extraer litio. El principio es similar al de la industria de tratamiento de aguas, la tecnología está relativamente madura y también tiene ventajas en cuanto a costes.

Un inversor de una empresa de extracción de litio en lagos salados dijo: "Tomando como ejemplo la producción de 10.000 toneladas de carbonato de litio, el coste operativo del proceso principal de adsorción y membrana se controla generalmente en 30.000-40.000 RMB. El coste de repurificación y producción de carbonato de litio para baterías aumentará entre 8.000 y 15.000 RMB. El coste no es un problema, tampoco lo es la tecnología, la energía es el verdadero problema. "

Además, el método tradicional de extracción con disolventes utiliza un ácido elevado, no se pueden evitar las pérdidas de equipo, los daños al extractor, etc., y el reflujo del extractor contamina el agua del lago, por lo que la reputación no es muy buena.

Sin embargo, ahora se dispone de nuevas técnicas de extracción más respetuosas con el medio ambiente, y las aplicaciones futuras pueden aumentar considerablemente. El Instituto de Procesos de la Academia China de Ciencias ha proporcionado una nueva tecnología -extracción por quelación multifuncional del lago salado tipo carbonato- de extracción de litio por reacción trifásica. Esta tecnología ha completado la prueba piloto en el lago salado del Tíbet, y el rendimiento global del producto es superior a 90%.

Según Lin Daoyong, director general de Shanghai Yiding New Material Technology Co., Ltd., socio de esta tecnología: "Para producir 10.000 toneladas de carbonato de litio, la inversión fija es de más de 200 millones de yuanes, el coste operativo es de 10.000-20.000 RMB/tonelada y el consumo eléctrico supera los 6.000 kWh. Comparado con el método de adsorción, tiene grandes ventajas".

Esta tecnología de extracción es adecuada para los lagos salados carbonatados, sólo el lago salado Zabuye del Tíbet es adecuado.

Otra nueva tecnología del Instituto de Procesos de la Academia China de Ciencias es la tecnología de extracción limpia de litio por extracción con disolventes multicomponentes y extracción con agua, que ha completado la prueba piloto en el lago salado de Qinghai.

Lin Daoyong, que también participó en la promoción y aplicación de esta tecnología, declaró: "Esta tecnología es respetuosa con el medio ambiente, y el único inconveniente es que la concentración de litio es alta, 1g/L, lo que resulta más adecuado para los lagos salados sudamericanos. La concentración de litio de los lagos salados de Zabuye y Namtso es relativamente alta, casi 1g/L, y otros lagos salados tienen una concentración de litio demasiado baja, al menos 0,5g/L o más antes de que puedan utilizarse, e incluso pueden utilizarse actualizaciones e iteraciones posteriores."

La mayor ventaja de la nueva tecnología de extracción es que la cantidad de agua dulce es menor, y la segunda es que el coste de extracción del litio es inferior al del método de adsorción, además de ser respetuoso con el medio ambiente. Si la nueva tecnología llega a producirse en masa, ayudará a ampliar la capacidad.

Ampliación limitada de la capacidad

Un negocio tan bueno, ¿cuál es la situación actual de la extracción de litio de los lagos salados de China?

La capacidad original de producción de carbonato de litio de grado industrial de 10.000 toneladas/año y el proyecto de carbonato de litio de grado para baterías de 20.000 toneladas/año de Lanke Lithium se han completado en abril de 2021 y liberarán gradualmente parte de la capacidad de producción.

Minmetals Salt Lake tiene actualmente una capacidad de producción de carbonato de litio de 10.000 toneladas anuales, y la capacidad de producción de carbonato de litio prevista es de 20.000 toneladas anuales.

Guoan Lithium se dedica al desarrollo de lagos salados y tiene una capacidad de producción de carbonato de litio de 10.000 toneladas.

Dahua Chemical tiene actualmente una producción anual de 10.000 toneladas de óxido de litio, 2.000 toneladas de hidróxido de litio, 3.000 toneladas de ácido carbónico y 25.000 toneladas de ácido bórico.

Dongtai Lithium Resources tiene una capacidad actual de producción de sal de litio de 20.000 toneladas y un plan potencial de ampliación de capacidad de 10.000 toneladas. El proyecto sigue en fase de planificación y avanza activamente.

Guoneng Mining del Tíbet se desarrollará en el seguimiento

Está previsto que la segunda fase del proyecto Zabuye produzca 96 millones de toneladas anuales de carbonato de litio de calidad para baterías y 2.400 toneladas anuales de carbonato de litio de calidad industrial. Tras su aterrizaje en 2023, formará una capacidad de producción de litio de 25.000 toneladas.

Entre varias empresas de extracción de litio en lagos salados, Lanke Lithium tiene la mayor producción en el lago salado Qinghai Chaerhan. A partir del 1 de julio del año pasado, se puso en marcha la segunda fase de la capacidad de producción, con una producción diaria de 100 toneladas, y la producción total del año pasado fue de unas 20.000 toneladas de carbonato de litio . Se espera que este año Lanke Lithium produzca 30.000 toneladas de carbonato de litio, pero no hay ningún plan de expansión en un futuro próximo.

Minmetals de Qinghai Yiliping Salt Lake primero fabrica fertilizante potásico y luego extrae litio, con una producción anual de casi 10.000 toneladas de carbonato de litio. La capacidad de producción y la producción de otras empresas son relativamente pequeñas.

En general, los lagos salados de China son ricos en recursos de litio, y el coste de su extracción es bajo. Aunque hay mucho margen de desarrollo, la producción global actual no es elevada.

Un inversor de una empresa de extracción de litio de lago salado dijo: "En 2021, la producción de extracción de litio de lago salado de China será de alrededor de 60,000 toneladas de carbonato de litio equivalente, se estima que la producción en 2022 será de alrededor de 80,000 toneladas de carbonato de litio equivalente, y se estima conservadoramente que la producción en 2025 será de alrededor de 120,000 toneladas de ácido carbónico equivalente. Equivalente de litio".

La mayoría de los entrevistados también coincidieron con estos datos, en el sentido de que la producción de extracción de litio de los lagos salados no es, en efecto, elevada, y el crecimiento es limitado.

Una de las razones es que, aunque el lago salado de Qinghai es el que más aporta, debido a su escasa dotación, no puede convertirse en carbonato de litio apto para baterías en sentido estricto, y no es la fuerza principal para el desarrollo futuro.

A finales de 2021, el gobierno de Qinghai y el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información publicaron el Plan de Acción para la Construcción de una Base Industrial Salina de Clase Mundial en Qinghai (2021-2035). Pero este plan de acción no se ha hecho público y el apoyo parece ser escaso.

La segunda razón es que, aunque el capital está más dispuesto a desarrollar el Lago Salado en Tíbet, sigue habiendo muchas incertidumbres en el desarrollo a gran escala en el futuro debido a las malas condiciones de las infraestructuras en Tíbet, el insuficiente suministro de energía y electricidad, la escasa voluntad del gobierno y las cuestiones étnicas. .

"El año pasado visité el Lago Salado en el Tíbet. El transporte por carretera era relativamente difícil y la fuente de energía estaba muy lejos. También encontré otros problemas complicados, que también afectaban a la expansión de la producción. No soy muy optimista sobre la extracción de litio del Lago Salado". mencionó el autor.

Las expectativas no pueden ser demasiado altas

Desde el punto de vista del mercado, la aportación del lago salado de Qinghai es principalmente carbonato de litio de grado industrial. Aunque la mayoría de las empresas los reprocesan para convertirlos en carbonato de litio de grado de batería, en sentido estricto, han alcanzado el nivel de cuasi-batería. Los productos pueden utilizarse en escenarios de gama baja, como el almacenamiento de energía y los vehículos de baja velocidad. Es difícil aplicarlos a las baterías de potencia en un plazo de dos años. Tiene que haber un proceso de reconocimiento por parte del cliente, y tiene que haber una empresa de baterías de potencia dispuesta a ser la primera en comerse los cangrejos.

Desde la perspectiva del gobierno local, el gobierno tibetano no tiene la presión de la tarea económica, y su actitud principal es mantener la estabilidad y no provocar conflictos étnicos. Por supuesto, también está la cuestión de la energía y la electricidad.

Aunque el almacenamiento de energía eólica y solar tiene solución, el coste de las baterías de litio para almacenamiento de energía es muy elevado. Para extraer el litio de los lagos salados, hay que utilizar una gran cantidad de carbonato de litio para fabricar baterías de almacenamiento de energía.

El Tíbet es una tierra pura que casi todos los chinos anhelan. Creo que la mayoría de la gente no quiere ver el colorido lago salado destruido por el desarrollo a gran escala.

Al mismo tiempo, los gigantes chinos del litio han acelerado su expansión en el extranjero, y los recursos de litio importados han mantenido un rápido crecimiento. Las minas chinas de lepidolita de Jiangxi y de espodumeno de Sichuan también están acelerando su desarrollo. Además, los elevados precios del litio, el cobalto y el níquel contribuirán a acelerar el desarrollo de la industria de reciclaje de baterías y colmarán gradualmente la brecha entre la oferta y la demanda de carbonato de litio.

La extracción de litio de los lagos salados, aunque es beneficiosa para la contradicción entre la oferta y la demanda de carbonato de litio, no puede poner la expectativa de equilibrio entre la oferta y la demanda en los lagos salados. En los últimos años, la extracción de litio de los lagos salados sigue siendo un hermoso y pequeño negocio.

Conclusión

De este documento pueden extraerse cuatro conclusiones fundamentales:
(1)Al precio actual, el margen de beneficio de la extracción de litio de lagos salados es muy alto, lo que supone un buen negocio. Sin embargo, la producción real de extracción de litio de lagos salados en China es de unas 60.000 toneladas de carbonato de litio equivalente en 2021, unas 80.000 toneladas en 2022 y una estimación conservadora de 120.000 toneladas en 2025. La tasa de crecimiento de la producción es muy inferior a la tasa de crecimiento de la demanda de baterías eléctricas.

(2) El lago salado de Qinghai tiene escasa dotación, y la mayor parte del carbonato de litio producido es de grado industrial o cuasi-batería. No se ha utilizado ampliamente en baterías eléctricas comerciales. En el futuro, es necesario aprobar el proceso o reforzar el desarrollo del lago salado de Tíbet con mejor dotación.

(3) La madurez de la tecnología de extracción de litio de los lagos salados de China es relativamente alta. La tecnología dominante es el método de adsorción y membrana, que tiene un bajo coste operativo y puede aplicarse a la mayoría de los lagos salados de Qinghai y Tíbet. Han surgido algunas tecnologías nuevas para mejorar aún más la eficiencia de la extracción de litio.

(4)La actitud del gobierno tibetano hacia el desarrollo de los lagos salados por parte de las empresas no es positiva. Las malas condiciones de las infraestructuras, el elevado coste de la electricidad y la energía y la existencia de problemas étnicos locales dificultan la inversión en el desarrollo de lagos salados.