Muitas tecnologias e um objetivo: reduzir custos e aumentar o desempenho. O resumo de um ano de projetos de pesquisa

O carro elétrico, de certa forma, é sinônimo de bateria. Os grandes esforços dos principais nomes do setor centram-se neste aspecto, que graças às novas tecnologias e a produtos cada vez mais eficientes, podem obter um diferencial competitivo em relação à concorrência. E, ao mesmo tempo, minar todos os medos relacionados à ansiedade de autonomia desde o início.

No imaginário coletivo, as baterias de estado sólido continuam a aparecer como a solução "final", a máxima expressão tecnológica e o ponto de chegada da mobilidade movida a bateria. Mas muitas são as ideias que estão sendo estudadas por empresas e institutos de pesquisa para melhorar o desempenho de células feitas com tecnologias que só aparentemente "quebram" menos. Portanto, vamos revisar as etapas mais importantes para as baterias deste 2020.

O estado sólido se aproxima

Ao longo do ano, vimos novas fórmulas químicas , eletrodos com estruturas porosas, revestimentos especiais, arquiteturas alternativas e muito mais (incluindo até DNA de salmão). As baterias de íon-lítio ainda podem fazer a diferença, mesmo com soluções de metal de lítio e à base de enxofre de lítio. E então há o estado sólido.

As baterias de íon sódio estudadas na Universidade de Warwick

Vamos começar do estado sólido para dizer qual foi o progresso mais significativo e o que esperar no futuro. Em geral, houve uma aceleração acentuada dessa tecnologia. Em 2019, dizia-se que não chegaria antes do final da década, mas agora os prazos parecem bem curtos.

  • A Mercedes, por exemplo, já vendeu ônibus para transporte urbano equipados com baterias de estado sólido com capacidade de 441 kWh. Têm um alcance de cerca de 300 km e entrarão oficialmente em serviço em 2022.
  • Toyota fará isso ainda mais cedo. A empresa japonesa afirmou que em 2021 apresentará o primeiro veículo completo com uma bateria deste tipo, sobre o qual já depositou mais de 1.000 patentes. Ainda estará em fase de protótipo e terá cerca de 500 km de autonomia.
  • Entre as empresas mais interessantes que atuam na área de estado sólido, certamente está a americana QuantumScape, empresa que, graças também a financiamentos da Volkswagen e Bill Gates, fortes apoiadores do projeto, promete apresentar uma bateria com eletrólito cerâmico em 2024 ou, o mais tardar, em 2025. Será uma bateria capaz de suportar 800 ciclos de recarga e garantir, a cada um deles, uma autonomia de cerca de 500 km.
QuantumScape revela os primeiros dados sobre o desempenho de sua bateria de estado sólido

Milhões de km

2020 também será lembrado pelas baterias de "milhões de quilômetros", anunciadas por muitas partes, depois de tanto alarde os projetos parecem estar de volta às gavetas. Não é certo que eles serão vistos em breve, mas há três empresas que parecem estar à frente das outras.

 
  • A Tesla foi a primeira a dizer que estava trabalhando em uma tecnologia capaz de oferecer desempenhos impensáveis ​​alguns anos atrás. Para chegar a resultados concretos, está utilizando a colaboração de Jeff Dahn, professor da Canadian Dalhousie University, que está trabalhando em um catodo NMC 532 de cristal único flanqueado por um eletrólito patenteado.
  • A SVolt, uma empresa chinesa braço da Great Wall, pouco antes do Battery Day da Tesla, anunciou uma bateria com desempenho semelhante ao anunciado por Elon Musk e associados. A mesma SVolt, durante um evento dedicado, disse ter desenvolvido uma bateria de íon-lítio sem cobalto capaz de operar por 15 anos e 1,2 milhão de km. A empresa chinesa também anunciou em maio passado que a novidade custaria menos.
  • Em relação às baterias de altíssimo desempenho, a CATL foi quem declarou que estava prestes a comercializar a de melhor desempenho. A gigante chinesa das baterias, de fato, disse em junho que desenvolveu uma tecnologia que tornava as baterias capazes de rodar 2 milhões de km e durar 16 anos. Zeng Yuqun, presidente da empresa, disse que estava pronto para entrar em produção e estava apenas esperando o primeiro pedido de um cliente que, no momento, ainda não apareceu.
CATL

Entre lítio e lítio-enxofre

Existem muitos esforços no desenvolvimento de tecnologias alternativas e potencialmente revolucionárias. Entre os mais interessantes estão aqueles sobre metal de lítio e enxofre de lítio. As baterias que usam uma dessas tecnologias têm uma densidade muito maior do que as baterias de íon de lítio e, teoricamente, também são mais baratas e fáceis de produzir.

No entanto, eles também são altamente instáveis ​​e se deterioram prematuramente devido à formação de dendritos. Por isso, ainda estão longe de poder ser comercializados. Porém, muitos são os envolvidos que estão trabalhando nessa tecnologia.

  • Tanto a Stanford University quanto a University of Michigan estão trabalhando em células de metal de lítio. O primeiro encontrou uma maneira de tornar o eletrólito mais estável graças à adição de fluorita, enquanto o segundo depende de uma estrutura sem ânodo. A americana Sion Power também trabalha com lítio-metal, que fez essas baterias para outras aplicações, mas também pode torná-las compatíveis para o setor automotivo.
  • Existem muitas empresas que também estão trabalhando em baterias de lítio-enxofre. Existe a Universidade Australiana de Monash que equipou a célula com um cátodo flexível, existe o instituto coreano Daegu Gyeongbuk que criou uma estrutura porosa particular em sílica, existe a LG Chem que já iniciou a experimentação no campo com aeronaves capazes de viajar por 13 horas, há a americana NexTech Batteries que utiliza nanoplacas de grafeno produzidas pela italiana Directa Plus e há a Universidade de Hong Kong que tem como foco um cátodo com nanopartículas de sulfeto de zinco.
LG Chem: baterias de lítio-enxofre para o avião que chega à estratosfera

Novas estruturas

No ano que estamos prestes a deixar para trás, no entanto, existem duas tecnologias de bateria que são igualmente revolucionárias e, em retrospectiva, já em um estágio mais avançado de desenvolvimento. Estas são as novas células 4680 da Tesla, as únicas que estão realmente perto de serem lançadas, e as baterias estilo iPhone da Apple, que a empresa de Cupertino teria desenvolvido para aprimorar o projeto de carro elétrico que parecia ter ficado na gaveta, mas agora voltou à cena. 

  • Das células 4680, sabemos muito. Apresentadas por Elon Musk durante o Battery Day, elas vão estrear no Model S Plaid e, a partir daí, nos demais modelos da Casa. Elas têm capacidade 500% melhorada e 6 vezes mais energia do que as baterias usadas atualmente. Eles serão menos caras de produzir, quando forem encontrados métodos que podem garantir grandes volumes (e nisso a Panasonic parece ter uma vantagem).
  • A Apple, por sua vez, parecia ter abandonado a ideia de fazer seu próprio carro. Em vez disso, nas últimas semanas, os rumores sobre qual será o resultado do Projeto Titan estão se perseguindo. O carro da Apple, talvez seja revelado já em 2021, enquanto depois de 2024 poderá entrar em produção. Tudo girará em torno da bateria que ao invés de ser dividida em módulos será feita em um único bloco, como no iPhone, com enormes vantagens em termos de densidade e desempenho.