Por mais que os veículos elétricos estejam crescendo em popularidade, seu alcance ainda é limitado, um Tesla Model 3, por exemplo, pode percorrer cerca de 560 quilômetros antes de precisar ser recarregado — e as baterias de íon de lítio que dominam o mercado levantam inúmeras questões de segurança.
Em uma busca para construir baterias para veículos elétricos que possam nos levar mais longe e com mais segurança, a startup Solid Power está tentando fazer baterias de estado sólido capazes de armazenar mais energia em um espaço menor.
A empresa começou a se preparar para testar a tecnologia em veículos, iniciando uma linha piloto de fabricação em larga escala para fazer células de bateria que substituem o líquido usado como eletrólito em baterias de íon de lítio por camadas de cerâmica. As células em tamanho real que a linha piloto produzirá são do tamanho de um pequeno laptop, do mesmo tamanho das que eventualmente serão combinadas para carregar veículos elétricos.
Esta tecnologia de bateria de estado sólido ainda levará anos para chegar ao mercado — a Solid Power planeja aumentar a produção, tendo material suficiente para 800.000 carros por ano até 2028 — mas se forem eficientes, as baterias podem aumentar consideravelmente o desempenho dos veículos elétricos.
No entanto, a Solid Power não irá fabricar e vender baterias completas no futuro. Em vez disso, fornecerá o material eletrolítico sólido para outros fabricantes de baterias, diz o CEO Doug Campbell.
Os eletrólitos conduzem a carga durante o carregamento ou a utilização da bateria. Nas baterias de íon de lítio que alimentam os veículos elétricos atuais, o eletrólito é líquido; já as baterias de estado sólido transportam a carga usando uma camada sólida de eletrólito, que fica espremida entre as outras camadas da bateria.
Esse método permite pensar em novas opções químicas para as baterias. O Lítio-metal e os produtos químicos à base de silício são particularmente instáveis ou perigosos quando combinados com um eletrólito líquido dentro da célula, mas teoricamente podem ser usados se ele for trocado por um sólido.
O resultado seria uma bateria que poderia comportar mais energia em um espaço menor, o que significa que os carros poderiam ir mais longe antes de precisar recarregar. Eventualmente, as baterias da Solid Power podem aumentar em cerca de 50% a densidade de energia das baterias de íon de lítio, diz Campbell. Portanto, um veículo que costumava percorrer 560 quilômetros antes de precisar ser recarregado pode ter seu alcance aumentado para mais de 800 quilômetros.
Campbell acrescenta que abandonar o líquido também facilitaria a construção de células mais seguras. Embora as baterias de íon de lítio sejam projetadas com proteções para garantir que não peguem fogo ou explodam, a remoção do líquido, por sua vez, eliminaria a necessidade dessas adições caras. As baterias, que são formadas por várias células juntas, seriam mais densas pois seus controles internos de temperatura e sistemas de segurança exigiriam menos espaço.
Segundo Lei Cheng, químico e pesquisador de baterias na divisão de materiais do Laboratório Nacional de Argonne, nos EUA, o conceito de tirar os eletrólitos líquidos das células de bateria não é novo. Entretanto, durante anos, grande parte da pesquisa sobre baterias sólidas se concentrou no uso de polímeros orgânicos, como o óxido de polietileno.
Esses materiais seriam baratos e fáceis de fabricar, mas até agora seu desempenho ficou aquém das expectativas. É por isso que vários grupos de pesquisa e startups, como a QuantumScape, estão tomando medidas para comercializar baterias sólidas usando materiais como sulfetos e óxidos, que têm maior condutividade.
Mas ainda restam dúvidas sobre se as empresas que fabricam eletrólitos sólidos serão capazes de produzi-los em grande escala. De acordo com Cheng, materiais inorgânicos, como os sulfetos usados pela Solid Power, podem ser quebradiços e difíceis de mover durante a fabricação, pois são feitos em camadas finas e por grandes linhas de produção.
Outra preocupação com as baterias sólidas é o quão bem elas podem resistir à degradação com o passar do tempo, especialmente contra os dendritos, estruturas semelhantes a raízes que o lítio costuma formar dentro de baterias e que podem impedir seu desempenho.
A Solid Power enfrenta grandes desafios no escalonamento, segundo Jeff Chamberlain, CEO da Volta Energy Technologies, que é um dos principais investidores da empresa. Todavia, a Volta se interessou na empresa não apenas porque a tecnologia é promissora, mas porque, segundo Chamberlain, a equipe vem pensando no escalonamento desde o início. Ele diz que “a melhor tecnologia é aquela que pode ser feita”.
A questão é se as baterias de estado sólido entrarão nessa categoria.
MIT Technology Review
