Nova bateria sólida poderá deixar carros elétricos mais baratos

As baterias de estado sólido representam uma transição significativa da tecnologia de baterias líquidas ou em gel para eletrodos e eletrólitos sólidos, prometendo transformar a indústria de veículos elétricos ao resolver alguns de seus maiores desafios técnicos e ambientais. Enquanto o mercado trabalha para superar os obstáculos de produção e custo, a viabilidade dessas baterias no uso diário continua a ser uma área de pesquisa intensa e desenvolvimento.

Publicado por Alan Corrêa em Tecnologia dia 20/04/2024 14h34 | Atualizado em 29/04/2024 13h35

O mercado de veículos elétricos está em constante evolução com o avanço das tecnologias de baterias, sendo as de estado sólido uma das mais recentes inovações. Este artigo explora a introdução, os benefícios, os desafios e as perspectivas futuras dessas baterias, incluindo descobertas recentes e iniciativas globais para aprimorar sua viabilidade e produção.

As baterias de estado sólido representam um desenvolvimento significativo para o futuro dos veículos elétricos, oferecendo a promessa de maior segurança, eficiência e sustentabilidade. No entanto, os desafios relacionados ao custo, à produção e à degradação da capacidade precisam ser superados para que essas baterias se tornem uma opção viável em larga escala. Com o avanço contínuo da pesquisa e colaboração internacional, espera-se que as soluções para esses desafios sejam encontradas, pavimentando o caminho para uma nova era de mobilidade elétrica.

Fundamentos das Baterias de Estado Sólido

As baterias de estado sólido armazenam mais energia por unidade de volume, proporcionando veículos elétricos com maior autonomia por carga.

As baterias sólidas diferem das baterias de íons de lítio convencionais principalmente pela composição de seus componentes internos. Enquanto as baterias de íons de lítio utilizam um eletrólito líquido para facilitar o fluxo de íons de lítio entre o cátodo e o ânodo, as baterias de estado sólido utilizam um eletrólito sólido. Isso permite não apenas um ambiente mais seguro ao reduzir os riscos de vazamento e combustão, mas também promove uma maior densidade energética, que é crucial para aumentar a autonomia dos veículos elétricos.

Vantagens e Desafios

Estas baterias podem suportar correntes de carga mais altas, permitindo tempos de carregamento significativamente mais rápidos.

As baterias de estado sólido oferecem várias vantagens sobre suas contrapartes de íons de lítio, incluindo maior densidade energética e capacidade de carga rápida. No entanto, elas enfrentam desafios significativos que impedem sua adoção imediata e em larga escala. Um desses desafios é a necessidade de uma maior quantidade de lítio, o que aumenta os custos e a dependência de recursos minerais. Além disso, essas baterias têm mostrado uma degradação significativa em sua capacidade após múltiplos ciclos de carga e descarga.

Inovações na Regeneração da Capacidade

O eletrólito sólido nas baterias de estado sólido é incombustível, eliminando os riscos de incêndio e explosão típicos das baterias de íons de lítio.

Recentemente, pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram que a capacidade de regeneração das baterias de estado sólido pode ser significativamente aumentada ao deixá-las descarregadas por um período. Essa “pausa” permite que a interfase de eletrólitos sólidos (SEI) se dissolva e regenere, o que poderia potencialmente reverter a degradação e restaurar a capacidade original da bateria. Essa descoberta sugere que um gerenciamento adequado do ciclo de carga e descarga poderia prolongar a vida útil das baterias.

Esforços Globais e Competição Industrial

Embora enfrentem desafios de degradação, as baterias de estado sólido têm uma taxa de degradação menor, com descobertas recentes promovendo regeneração.

No cenário internacional, várias iniciativas estão sendo implementadas para desenvolver e aprimorar a tecnologia de baterias de estado sólido. Na China, a formação da Plataforma de Colaboração de Inovação de Baterias de Estado Sólido (CASIP) inclui grandes empresas como CATL, CALB, EVE Energy, Gotion High-Tech, BYD e Nio, que estão colaborando para estabelecer uma cadeia de suprimentos robusta até 2030. Simultaneamente, a Toyota anunciou planos para lançar veículos equipados com baterias de estado sólido entre 2027 e 2028, com produção em massa prevista para começar até 2030.

10 pontos para entender porque as baterias solidas são melhores

As baterias de estado sólido operam eficazmente numa gama de temperaturas mais ampla, o que é vantajoso para condições climáticas extremas.

Maior Densidade Energética: As baterias de estado sólido podem armazenar mais energia por unidade de volume do que as baterias de íons de lítio. Isso resulta em veículos elétricos com maior autonomia por carga.
Carregamento Mais Rápido: Graças à sua composição e mecanismos internos, as baterias de estado sólido podem suportar correntes de carga mais altas, permitindo tempos de carregamento significativamente mais rápidos.
Segurança Aprimorada: O eletrólito sólido nas baterias de estado sólido é incombustível, ao contrário dos eletrólitos líquidos usados em baterias de íons de lítio, que são inflamáveis e podem apresentar riscos de incêndio e explosão.
Menor Degradação: Embora ainda enfrentem desafios de degradação, as baterias de estado sólido tendem a ter uma taxa de degradação menor em comparação com as baterias de íons de lítio, especialmente com as descobertas recentes que permitem regenerar a capacidade da bateria.
Temperatura Operacional Mais Ampla: Estas baterias operam de forma eficaz em uma faixa de temperatura mais ampla, o que é vantajoso para condições extremas e variações climáticas.
Menor Risco de Vazamentos: Como o eletrólito é sólido, não há risco de vazamento de líquidos, o que melhora a segurança e reduz os riscos de danos ambientais em caso de acidente.
Vida Útil Prolongada: As baterias de estado sólido geralmente têm uma vida útil mais longa devido à estabilidade de seus materiais e menor degradação ao longo do tempo.
Eficiência Energética: Estas baterias são mais eficientes em termos de retenção de energia e utilização, com menor perda de energia durante os ciclos de carga e descarga.
Compactação e Flexibilidade de Design: A ausência de um eletrólito líquido permite designs mais compactos e flexíveis para baterias, facilitando a integração em diversos dispositivos e veículos.
Impacto Ambiental Reduzido: O processo de fabricação e o ciclo de vida de baterias de estado sólido têm potencial para serem menos prejudiciais ao meio ambiente, especialmente se métodos de produção mais sustentáveis forem desenvolvidos.