Com o crescer da oferta de automóveis elétricos surgem também cada vez mais as recolhas e acções técnicas devido a problemas com baterias de iões de lítio por risco de incêndio. Mas isto não é uma questão das baterias de iões de lítio serem perigosas, o maior problema tem sido conseguir produzi-las de forma segura, estável e reprodutível.
Como funciona a bateria de lítio?
Uma bateria é constituída por múltiplas células que podem ter diferentes tamanhos e formatos, mas sempre os mesmos 3 elementos: elétrodos (armazenam o lítio), eletrólito (transporta os iões de lítio entre os elétrodos) e separador (evita que o elétrodo positivo entre em contacto com o elétrodo negativo).
A eletricidade é descarregada de cada célula quando os iões de lítio fluem do elétrodo negativo(ânodo) para o elétrodo positivo (cátodo). Quando a célula está em carga o fluxo de iões é na direção oposta, do cátodo para o ânodo.
Porque é que são um risco de incêndio?
As baterias de iões de lítio, independentemente do formato e uso, podem incendiar-se se houver um problema de fabricação, dano mecânico ou se o software que opera a sua utilização for mal concebido. Infelizmente é difícil completamente identificar a origem de um incêndio destes porque é difícil replicar exatamente as mesmas condições que causaram o incêndio...e porque o incêndio tende a destruir as provas.
Em caso de acidentes o que acontece é que as baterias de lítio usam um eletrólito liquido que é volátil e inflamável a altas temperaturas - se houver um acidente suficientemente violento este pode derramar e entrar em contacto com uma faísca ou superfície quente. Daí a importância dada a sólida construção e proteção das baterias.
Que tipos de baterias de iões de lítio existem?
As baterias de iões de lítio usados em automóveis usam células de 3 tipos: cilíndricas, prismáticas (ambas de embalagem rígida) e bolsas (sacos/bolsas flexíveis) - mesma função mas cada uma com as suas vantagens e desvantagens.
Cilíndricas: tecnologia mais antiga mas consistente e testada. Estas células são mais resistentes à pressão interna sem se deformarem e são mais baratas de produzir, mas são mais pesadas e a sua forma cilíndrica impede a montagem compacta.
Prismáticas/em prismas: seguras, mais leves e podem ser colocadas em arranjos mais compactos aproveitando melhor o espaço disponível, mas são mais caras e têm um tempo de vida mais curta devido à propensão a incharem.
Em bolsa: comparadas com as anteriores estas permitem células mais leves, mais finas e uma melhor adaptação a diferentes capacidades de bateria e limitações de espaço. Mas são mais vulneráveis logo têm um maior risco de incêndio.
Incêndios nos Kauai e Bolts
Os mais visíveis incidentes a envolver automóveis elétricos foram os recentes problemas com os Hyundai Kauai e os Chevrolet Bolt - e não vão adivinhar o que liga estes 2 incidentes.
Já várias vezes escrevi sobre os incêndios que obrigaram a uma recolha mundial dos Kauai EV a um custo que se estima já ter ultrapassado os 900 milhões de dólares - segundo o ministro de transportes da Coreia do Sul em fevereiro de 2021 a causa destes incêndios foram células de bateria defeituosas produzidas pela LGES na China.
Relativamente ao Bolt a GM diz que a origem dos incêndios foram as baterias fornecidas pela LG que podiam ter 2 defeitos de fabrico (um elemento do ânodo arrancado e um separador dobrado) e se ambos estiverem na mesma célula de bateria temos risco de incÊndio. Custo previsto da recolha? Mil milhões de dólares.
Sim, ambas GM e Hyundai usam baterias de bolsa da LG Energy Solution/LG Chem. Curiosamente a Volkswagen no inicio do ano anunciou que iria abandonar as baterias de bolsa da LG e SK Innovation transitando para as células prismáticas...será que também ligaram os pontos?
Soluções?
Várias, muitas infelizmente ainda em desenvolvimento.
A BYD já produz células de bateria com cátodos de lítio-ferro-fosfato que são mais seguras mas não armazenam tanta energia.
Várias empresas, incluindo a GM, estão a testar diferentes químicas como a tecnologia NCMA (níquel-cobalto-manganésio-alumínio) que usa menos cobalto tornando as baterias mais estáveis e baratas.
A CATL apresentou recentemente uma bateria de iões de sódio e sem qualquer lítio, cobalto ou níquel. Estas baterias, segundo a CATL, vão ter melhor performance a temperaturas mais baixas e em carregamentos rápidos, mas têm uma densidade de energia menor e só devem chegar ao mercado em 2023/24.
A alternativa que parece atrair maior consenso dos construtores automóveis são as baterias com eletrólitos de fase solida, as famosas baterias de fase sólida. Estas reduzem os problemas de sobreaquecimento e de risco de incêndio (não ter um liquido volátil e inflamável costuma ter esse efeito) mas estamos a falar de uma tecnologia que só deve chegar à grande produção nos próximos 4 a 5 anos.
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