O estado das baterias de estado sólido: podemos estar à beira de uma revolução EV

Os veículos elétricos podem ter se tornado muito mais populares nos últimos cinco anos, mas isso apesar de alguns problemas que ainda enfrentam em relação a coisas como alcance limitado e velocidades de carregamento lentas. O resultado destes problemas é que muitos compradores não têm a certeza se um VE pode ser adequado para eles. Mas há uma tecnologia que foi aclamada como salvadora de todos os problemas de EV relacionados às baterias: a tecnologia de baterias de estado sólido.

Esta tecnologia tem sido tão alardeada há tanto tempo que, neste momento, parece não apenas quase mítica, mas como se nunca a pudéssemos ver no mundo real. Então, qual é o estado das baterias de estado sólido neste momento e quão longe estamos de finalmente vê-las e colher os seus frutos? Aqui está uma olhada.

O que são baterias de estado sólido?

Em primeiro lugar, o que é uma bateria de estado sólido? As baterias de estado sólido mantêm os fundamentos do design tradicional da bateria, oferecendo um ânodo e um cátodo com um separador poroso no meio e uma substância através da qual os elétrons fluem de um lado para o outro. Isso, por sua vez, cria um circuito. Mas enquanto uma bateria convencional é construída com uma solução eletrolítica líquida em seu interior, uma bateria de estado sólido transforma o separador entre o ânodo e o cátodo no próprio eletrólito.

O resultado final? A bateria é muito mais densa em energia, permitindo que os fabricantes coloquem mais energia no mesmo tamanho ou construam baterias com um nível de energia semelhante e muito menores. Outra grande vantagem é o facto de as baterias de estado sólido serem muito mais rápidas de carregar, pelo que, no caso de um EV, não terá de passar tanto tempo numa estação de carregamento, desde que o próprio carregador possa fornecer energia suficiente.

A tecnologia de baterias de estado sólido não é necessariamente nova, mas até agora tem sido muito difícil de fabricar e muito cara de implementar, o que impediu que as baterias de estado sólido fossem amplamente utilizadas. É aí que entra a inovação. Os fabricantes têm trabalhado para tornar a fabricação de baterias de estado sólido mais barata, para que possam ser usadas em um nível muito mais difundido.

“Atualmente, as desvantagens incluem custos de fabricação mais elevados associados à forma como o eletrólito sólido é produzido e pressurizado nas células”, disse o Dr. Reeja Jayan, professor associado de engenharia mecânica na Universidade Carnegie Mellon . “Além disso, o eletrólito sólido não é muito bom na condução de íons de lítio, o que reduz a capacidade geral, a durabilidade e a estabilidade. Com P&D, essas preocupações serão resolvidas em breve.”

O futuro não muito distante

Mas já há muitos anos que ouvimos falar destas inovações e ainda não as vimos nos veículos elétricos. Então, até que ponto estamos finalmente conseguindo veículos elétricos com baterias de estado sólido? Bem, eles não estão chegando, mas talvez só tenhamos que esperar mais alguns anos.

“Quase todos os [fabricantes] automotivos estão participando ativamente da corrida das baterias de estado sólido com estratégias variadas, como pesquisa interna, parcerias estratégicas e investimentos diretos em empresas de baterias de estado sólido”, disse Stephanie Valdez Streaty, da indústria da Cox Automotive. diretor de insights . “No entanto, a comercialização de baterias de estado sólido ainda está a alguns anos de distância. Com base nos compromissos e no progresso, poderemos começar a ver a comercialização de baterias de estado sólido no final da década. O consenso geral das pessoas da indústria é que o estado sólido chegará ao mercado em 2030.”

Muito disso aparentemente se resume à competição. Embora a Toyota tenha feito grandes anúncios de baterias de estado sólido no ano passado , empresas como BMW, Mercedes-Benz e outras também fizeram anúncios sobre a tecnologia. Não só isso, mas a Toyota criou efectivamente uma coligação com a Nissan e a Panasonic que visa aumentar a produção de baterias de estado sólido no Japão, num esforço para manter as empresas japonesas competitivas no espaço das baterias – que é dominado pela China e pela Coreia do Sul. Basicamente, a corrida começou.

Mas ainda há alguns problemas a serem resolvidos antes que as baterias de estado sólido sejam viáveis ​​para os consumidores.

Altas expectativas

Mas e quanto ao hype? É realmente provável que acabemos vendo EVs com um alcance próximo de 1.600 quilômetros? Bem, isso ainda está para ser visto.

Algumas empresas ainda afirmam grandes melhorias na autonomia do EV, e a Toyota acredita que pode oferecer uma autonomia do EV de cerca de 1.400 quilômetros com uma única carga. Isso, no entanto, é de última geração e provavelmente com uma bateria muito grande e muito cara de fabricar. O resultado final, de acordo com Jayan, é que veremos primeiro a nova tecnologia de bateria em veículos de luxo como a Mercedes.

“Com o tempo, veremos os preços cair”, diz ela.

Na verdade, a Mercedes tem feito progressos na tecnologia de baterias de estado sólido – e até anunciou recentemente que os seus veículos de próxima geração utilizarão baterias de estado sólido que podem aumentar a autonomia em “até 80%”. Isso se dá por meio de seu investimento na empresa de tecnologia de baterias Factorial – que também recebeu investimentos da Hyundai e Stellantis.

A Factorial afirma que seu objetivo é desbloquear mais de 600 milhas de autonomia para veículos elétricos da próxima geração, ao mesmo tempo que reduz o peso em 40%. A redução de peso não só ajuda a melhorar a autonomia, mas também reduz o desgaste dos pneus e torna os veículos elétricos mais fáceis nas nossas estradas.

E há até benefícios de segurança na tecnologia de baterias de estado sólido.

“Essas baterias utilizam eletrólitos sólidos, que geralmente não são inflamáveis ​​e são mais estáveis ​​em altas temperaturas, reduzindo o risco de incêndios e vazamentos de produtos químicos”, disse Valdez Streaty.

A próxima geração

Simplificando, podemos finalmente estar no ponto de inflexão dos veículos prontos para o consumidor com baterias de estado sólido.

Os especialistas parecem concordar. Essas baterias estão muito próximas de ficarem prontas para o horário nobre, mas ainda são caras, o que significa que as veremos primeiro em veículos de luxo com preços elevados. No entanto, simplesmente colocá-los no mundo real ajudará a reduzir os custos de fabricação. Quanto mais empresas como a Factorial construírem estas baterias, mais melhorarão a produção e reduzirão os custos, permitindo que baterias de estado sólido sejam utilizadas em veículos mais baratos.

Parece cada vez mais provável que começaremos a ver veículos de luxo com autonomias extremamente longas nos anos que antecedem a próxima década. Ao mesmo tempo, no entanto, ainda poderemos ver a tecnologia de baterias de estado sólido utilizada em veículos elétricos mais baratos – simplesmente sob a forma de baterias de estado sólido mais pequenas que oferecem uma autonomia semelhante à dos veículos elétricos atualmente em circulação.

De acordo com Jayan, “as baterias de estado sólido oferecem um caminho promissor para alcançar veículos elétricos seguros, acessíveis e de longo alcance que também atendam a todas as necessidades de um consumidor que está tentando se afastar dos carros a gasolina”.