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Uma empresa que fabrica materiais para suprimir incêndios em baterias acaba de receber um compromisso de empréstimo de US$ 670,6 milhões do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE). A Aspen Aerogels produz materiais isolantes que podem ser colocados dentro das baterias de veículos elétricos (EVs) para evitar ou retardar a propagação de calor e incêndios dentro do pacote de baterias. A empresa está construindo uma nova fábrica na Geórgia para produzir seus materiais, e o Escritório de Programas de Empréstimos do DOE fornecerá o empréstimo massivo para ajudar a concluir a construção da planta.
À medida que mais veículos elétricos ganham as ruas, cresce a preocupação com o problema relativamente raro, mas perigoso, de incêndios em baterias. Embora carros movidos a gasolina peguem fogo com maior frequência, os incêndios em baterias podem ser mais difíceis de extinguir e correm maior risco de se reacender, criando situações perigosas para motoristas e socorristas. Materiais como as barreiras térmicas da Aspen Aerogels podem ajudar a melhorar a segurança das baterias.
“Acho que o objetivo é realmente garantir que eles estão ajudando a atingir metas críticas de segurança de baterias que todos nós compartilhamos,” diz Jigar Shah, diretor do Escritório de Programas de Empréstimos.
Montadoras como General Motors, Toyota e Audi já compram os materiais da Aspen Aerogels para usar em seus veículos. Se a nova fábrica começar a operar conforme planejado e atingir sua capacidade total, poderá fornecer material para mais de dois milhões de veículos elétricos anualmente.
Quando uma bateria de íon-lítio é danificada ou entra em curto-circuito, pode desencadear um processo chamado fuga térmica, um ciclo de calor e reações químicas que pode levar a um incêndio ou explosão. Os pacotes de baterias de veículos elétricos são compostos por muitas pequenas células de bateria conectadas entre si—então existe o risco de que um problema em uma célula se espalhe para o resto do pacote.
As barreiras térmicas fabricadas pela empresa podem ser colocadas entre as células, criando um obstáculo que pode suprimir essa propagação. Dependendo de como uma montadora utiliza os materiais, o isolamento de aerogel pode, no mínimo, retardar a propagação da fuga térmica, dando ao motorista tempo suficiente para sair do carro. Ou as montadoras podem usar os materiais para projetar baterias que possam confinar uma célula defeituosa ou um grupo de células, de modo que, “em vez de um incêndio que consome todo o carro, você tenha um evento mais isolado,” explica Don Young, CEO da empresa.
Os aerogéis são muito eficazes em manter temperaturas quentes ou frias, pois são compostos principalmente de bolsões microscópicos de ar. A Aspen recebeu bolsas de pesquisa da NASA para explorar o uso de seus materiais em trajes espaciais e outras aplicações no início dos anos 2000 e, desde então, vendeu materiais para equipamentos em instalações como refinarias de petróleo e terminais de gás natural liquefeito, diz Young.
A empresa começou a usar seus aerogéis em materiais para baterias em 2021. O início foi uma parceria com a General Motors, diz Young—a montadora estava tendo problemas com incêndios nas baterias do Chevy Bolt na época.
Embora os aerogéis possam ajudar a reduzir a gravidade dos incêndios em baterias, eles não conseguem evitar completamente eventos de fuga térmica. “Atualmente, não conhecemos nenhuma tecnologia comercial que evite de forma confiável a fuga térmica,” diz In Taek Song, pesquisador da LG Chem e parte de uma equipe que publicou recentemente uma pesquisa sobre dispositivos de segurança para baterias de íon-lítio, via e-mail. As baterias de íon-lítio contêm materiais inflamáveis e podem armazenar muita energia.
As montadoras e fabricantes de baterias já implementam algumas medidas para reduzir o risco de fuga térmica, incluindo sistemas de gerenciamento de baterias que podem detectar e controlar as condições da bateria para evitar incêndios antes que ocorram. Materiais de isolamento térmico — incluindo os feitos com aerogéis — fazem parte do arsenal crescente que pode limitar os danos se a fuga térmica ocorrer.
Uma possível desvantagem desses materiais é que eles aumentam o volume da bateria, o que reduz a densidade de energia—a quantidade de energia que uma bateria pode armazenar em determinado volume ou peso. Densidade de energia mais alta se traduz em maior autonomia para um veículo elétrico, um ponto crucial para muitos motoristas. A vantagem dos aerogéis é que eles são ultraleves, já que são compostos principalmente de ar — portanto, não limitam a densidade de energia tanto quanto outros materiais.
As barreiras térmicas da Aspen geralmente têm entre um e quatro milímetros de espessura e podem ser colocadas entre as células. Dependendo da montadora e do veículo em questão, o custo para incorporá-las em um veículo elétrico varia entre US$ 300 e US$ 1.000, diz Young.
O mercado está crescendo rapidamente. Quando a empresa começou a vender seus materiais para baterias em 2021, registrou cerca de US$ 7 milhões em vendas. Em 2023, chegou a US$ 110 milhões, e isso está prestes a mais do que dobrar novamente em 2024, afirma Young.
Atualmente, a Aspen Aerogels fabrica materiais para baterias de veículos elétricos em sua fábrica em Rhode Island, que também produz materiais para outros setores, incluindo a indústria de petróleo e gás. “Estamos praticamente no limite da capacidade dessa planta,” diz Young. O empréstimo do DOE apoiará a construção de uma nova instalação na Geórgia, que será inteiramente dedicada à produção de materiais para baterias de veículos elétricos. O plano é que essa instalação esteja operando até o início de 2027, segundo Young.
“Esse empréstimo é realmente para que eles atinjam a escala em sua primeira instalação comercial na Geórgia,” diz Shah. A empresa precisará cumprir certos requisitos financeiros e técnicos para finalizar o financiamento.
“Esse empréstimo é de importância crítica para nós, para nos ajudar a concluir esse projeto,” acrescenta Young.
Casey Crownhart
