As superbaterias transformarão o desempenho dos EVs

Jul 11, 2023

Questionados sobre o que mais desejam de um carro elétrico, muitos motoristas listariam três coisas: uma longa autonomia, um curto tempo de carregamento e um preço competitivo com um veículo equipado de forma semelhante e com motor de combustão interna. Para ajudar a atingir esses objetivos, os fabricantes de automóveis têm procurado formas de substituir as tradicionais baterias de iões de lítio (Li-ion) que alimentam a maioria dos veículos elétricos (EV) modernos por versões mais avançadas de “estado sólido”. Esses novos tipos de superbaterias há muito prometem carregamento mais rápido e autonomia muito maior. Finalmente, após anos de problemas técnicos, os esforços para os concretizar estão a dar frutos, com as primeiras baterias de iões de lítio de estado sólido a entrarem em produção nos próximos anos.

A Toyota, maior fabricante de automóveis do mundo, começou a olhar para baterias de estado sólido em 2012. Ao longo dos anos, pretendeu até exibir protótipos funcionais, embora pouco tenha aparecido. A empresa anunciou recentemente que fez um “avanço tecnológico”, no entanto, com planos de começar a fabricar uma bateria de estado sólido já em 2027. A Toyota afirma que sua nova bateria fornecerá um EV com um alcance de cerca de 1.200 km (746 milhas) , que é cerca de duas vezes maior que muitos modelos existentes e pode ser recarregado em cerca de dez minutos.

Eletrizante

A Toyota não está sozinha. Números de desempenho semelhantes estão sendo divulgados por outros produtores que desenvolvem baterias de íon-lítio de estado sólido. A Nissan, por exemplo, está construindo uma fábrica piloto em Yokohama que começará a fabricar versões de teste no próximo ano. Uma fábrica semelhante está planejada na Alemanha pela BMW em parceria com a Solid Power, desenvolvedora de baterias com sede no Colorado. A QuantumScape, uma startup do Vale do Silício, começou a enviar protótipos de baterias de estado sólido para a Volkswagen, seu principal patrocinador.

Talvez não seja surpreendente que o desenvolvimento de uma bateria de estado sólido tenha demorado tanto. Fazer com que um novo tipo de bateria funcione num laboratório é uma coisa, mas aumentá-la para que milhões possam ser produzidos numa fábrica é um negócio difícil. Embora tenham sido inventadas no final da década de 1970, as próprias baterias de íon-lítio não foram totalmente comercializadas até o início da década de 1990, inicialmente para dispositivos eletrônicos portáteis, como laptops e telefones celulares, e depois como versões maiores que poderiam ser usadas para alimentar um nova geração de VEs.

Os carros elétricos existem desde os primórdios do automobilismo. Na verdade, Clara Ford preferia muito mais o seu Detroit Electric de 1914 aos veículos movidos a gasolina fabricados pelo seu marido, Henry. Mas estes primeiros veículos eléctricos, e outros que surgiram nos anos seguintes, eram em grande parte alimentados por dezenas de baterias pesadas de chumbo-ácido, que eram caras, proporcionavam um alcance limitado e muitas vezes um progresso lento. Leve e capaz de armazenar uma grande carga, a bateria de iões de lítio reduziu os custos e aumentou a autonomia (ver gráfico 1), permitindo que a eletrificação do transporte começasse a sério. As baterias de íon-lítio de estado sólido podem provocar outra transformação.

As montadoras foram originalmente atraídas pelas células de estado sólido para melhorar a segurança porque, por mais poderosas que sejam, as células tradicionais de íons de lítio apresentam um risco. Isso ocorre porque eles contêm um eletrólito líquido que normalmente é feito de solventes orgânicos e são extremamente inflamáveis. Portanto, se uma bateria de íons de lítio for danificada, o que pode acontecer em caso de acidente ou se superaquecer durante a recarga, ela poderá explodir em chamas. Usar um eletrólito sólido não inflamável evita isso. Os eletrólitos sólidos podem ser produzidos a partir de uma variedade de produtos químicos, incluindo polímeros e cerâmicas. Mas mesmo a Toyota, mestre da produção em massa, inicialmente achou difícil fazer com que as células de estado sólido funcionassem de forma eficiente durante um longo período de tempo.

Por si só, um eletrólito sólido não melhora necessariamente o desempenho de uma bateria. Mas permite que uma bateria de iões de lítio, por exemplo, seja redesenhada para que possa ser ainda mais pequena e leve e, assim, acumular mais energia em menos espaço. Também permite que os engenheiros ampliem a gama de materiais que podem usar para produzir uma bateria de íon-lítio e alterem seu funcionamento.