Se segue o mundo automóvel já deve ter ouvido falar das baterias de fase sólida ou "solid-state/phase batteries", e como são o próximo passo na evolução dos automóveis eletrificados. Abaixo procuro explicar o que são, como funcionam, vantagens e desvantagens.
Introdução
A eletrificação do automóvel é inevitável, seja pelos híbridos ou 100% elétricos, e ambos vão ter algures uma bateria de iões de lítio para alimentar motores elétricos. É uma tecnologia muito eficaz, testada e aplicada em telemóveis, computadores portáteis, ferramentas elétricas e até automóveis (seja como bateria auxiliar ou de tração). As baterias de iões de lítio têm sofrido uma constante melhoria permitindo melhor autonomia, performance, menores tempos de carga e ainda há espaço para mais evolução desta tecnologia.
Esta tem alguns problemas/limitações: usam um eletrólito liquido que é inflamável (logo perigoso em caso de acidente), geram muito calor (exigem sistemas de arrefecimento que adicionam ao custo e peso) e ao longo do tempo perde a capacidade de fornecer a carga de pico projetada. Segundo os construtores a solução são as baterias de fase sólida. Elas já existem há algum tempo em pacemakers ou aquelas etiquetas RFID e não são recarregáveis - ou seja, o problema é conseguir fazer com que alimentem algo (muito muito) maior e serem recarregáveis.
Como funcionam e como diferem?
Ambos tipos de baterias funcionam basicamente da mesma forma: em descarga iões carregados positivamente viajam pelo eletrólito do elétrodo negativo (ânodo) para o positivo (cátodo). Ocorre um acumular de carga positiva no cátodo que atrai eletrões do ânodo, mas como os eletrões não podem viajar através do eletrólito percorrem o circuito que irá fornecer energia ao motor elétrico. Ao carregar o oposto acontece com os iões a fluírem para o ânodo acumulando uma carga - quando não houver mais fluxo de iões para o ânodo a bateria está carregada.
Ambos os tipos de bateria usam um eletrólito para transferir iões entre os elétrodos (ânodos e cátodos), mas enquanto as baterias de fase sólida usam um eletrólito sólido (de cerâmica, vidro, polímeros sólidos e outras opções) as baterias atuais de iões de lítio usam um eletrólito liquido ou polímero para transportar iões.
Vantagens?
O eletrólito sólido é muito mais pequeno o que significa, segundo as várias empresas que as desenvolvem, uma densidade energética 2 a 10 vezes maior que as baterias de iões de lítio atuais. Ou seja, mais energia para o mesmo espaço ou a mesma energia numa bateria mais pequena e mais leve. Graças à maior eficiência e densidade energética as baterias de fase sólida também não precisam de sistemas de arrefecimento.
Carregam mais rapidamente também (segundo a Toyota as suas baterias vão ser capazes de carga completa em 10 minutos ou menos) e como é eliminado o eletrólito líquido atualmente em uso, que é volátil e inflamável, a altas temperaturas são também mais seguras.
Então qual é o problema?
Como disse acima a tecnologia não é nova, e já houve algum sucesso na aplicação automóvel mas apenas em laboratório - passar para a produção em série que sobreviva o uso real tem sido uma tarefa herculeana. O problema é produzir um eletrólito sólido estável, inerte, resistente e bom condutor entre os elétrodos.
A Toyota recentemente anunciou que ultrapassou um problema com a durabilidade das baterias de fase sólida critico para a produção em massa - se foi "este" problema acima é uma boa questão.
Quem esta a desenvolver estas baterias?
Basicamente todos os grandes construtores automóveis em parceria com fornecedores e inúmeras startups apontando quase todos para o final da década como alvo para a produção em série.
Panasonic - Toyota;
Nissan - desenvolvimento interno com a universidade de Oxford;
Honda - desenvolvimento interno;
QuantumScape - grupo Volkswagen e outros;
ProLogium Technology - Mercedes e Stellantis;
Solid Power - Ford, BMW e Hyundai\Kia;
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