Como as baterias EV de estado sólido se comparam ao lítio

Jul 16, 2023

As montadoras estão se esforçando para desenvolver baterias de estado sólido para avançar na corrida dos EV. Vamos compará-lo com baterias de íon de lítio.

Carros elétricos cresceram do status de nicho para o mainstream. Em 2020, os veículos elétricos (EVs) representaram menos de 5% das vendas mundiais de automóveis de passageiros. Mas em apenas 2 anos, esta quota de mercado quase triplicou (14% em 2022). Os fabricantes de automóveis estão agora correndo para desenvolver suas próprias ofertas de modelos eletrificados para ganhar uma fatia do crescente bolo de EV.

Embora alguns fabricantes de automóveis ainda estejam a investir em veículos eléctricos com células de combustível de hidrogénio (HFCEV), os números de vendas dizem-nos que os veículos eléctricos a bateria (BEV) constituem a grande maioria dos EV vendidos actualmente. Dos aproximadamente 10,5 milhões de EV vendidos no mundo em 2022, os BEV puros representaram 73%, enquanto os EV híbridos plug-in (PHEV) ocuparam quase todos os 27% restantes. As células de combustível ainda poderão crescer em aplicações industriais e comerciais no futuro, mas as baterias serão provavelmente a solução dominante de armazenamento de energia para a indústria de veículos eléctricos durante o resto desta década.

Para este efeito, as empresas automóveis estão a realizar extensos esforços de investigação e desenvolvimento internos e baseados em parcerias para melhorar a tecnologia das baterias EV. Com base em comunicados de imprensa automóveis recentes, parece que as baterias de estado sólido podem ser o próximo grande avanço na eletrificação de veículos.

Então, o que é uma bateria de estado sólido e como ela difere da bateria convencional de íons de lítio que os EVs usam hoje? Continue lendo e descubra como as baterias de estado sólido podem mudar a indústria de EV.

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Uma bateria de estado sólido é um dispositivo que armazena energia usando um material eletrolítico sólido em vez do eletrólito líquido tradicional. O eletrólito atua como meio de transporte para os íons de lítio, para que eles possam se mover entre um eletrodo negativo (ânodo) e um eletrodo positivo (cátodo). Dependendo da direção do movimento dos íons, a energia é liberada (ou seja, durante o uso da bateria) ou armazenada (ou seja, durante o carregamento da bateria). Além de ser um meio de transporte, o eletrólito sólido também serve como separador físico entre os dois eletrodos.

A maioria das baterias convencionais de íons de lítio nos veículos elétricos atuais usa soluções de eletrólito líquido de sal de lítio.

As baterias de estado sólido têm muitas vantagens em comparação com as atuais baterias de íon-lítio com eletrólito líquido.

As seções a seguir discutirão essas vantagens com mais detalhes.

As atuais baterias convencionais de íons de lítio para veículos elétricos podem armazenar de 100 a 265 watts-hora por quilograma (Wh/kg). De acordo com a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), as baterias de estado sólido são capazes de armazenar até 500 Wh/kg. Com base nesses números, podemos ver que as baterias de estado sólido podem armazenar de 2 a 5 vezes mais energia com o mesmo peso de bateria. Baterias de estado sólido mais leves e mais densas resultarão em muitas melhorias operacionais em diferentes indústrias e aplicações, mas para nós, compradores de automóveis, talvez o benefício mais importante seja uma maior autonomia de condução elétrica.

A ansiedade de autonomia é um dos principais obstáculos à adoção generalizada de VE. Afinal, ninguém quer que os seus VE fiquem sem carga no meio do nada, sem estações de carregamento à vista. Em 2023, os EVs nos EUA tinham um alcance médio de 291 milhas. Mantendo todos os outros fatores constantes, as baterias de estado sólido podem, teoricamente, aumentar a autonomia média de condução do EV para 600 milhas. Isso é quase 160 quilômetros a mais do que o alcance de um Toyota Camry 2023 de 2,5 litros somente a gasolina (505,6 milhas). Se 600 milhas ainda não são impressionantes, a Toyota anunciou que poderá oferecer uma bateria de estado sólido de 900 milhas em algum momento após 2028.

Os futuros compradores de veículos elétricos podem esperar mais três benefícios importantes decorrentes da maior densidade de energia das baterias de estado sólido: espaço, manuseio e utilidade.

De acordo com um artigo de 2022 no Science Direct Journal, presume-se que as baterias de estado sólido sejam mais seguras do que as convencionais de íons de lítio.