De acordo com especialistas, a tecnologia de bateria EV vale o hype

você viu Título: Esta descoberta da bateria vai mudar os carros elétricos para sempre. E então… silêncio. Você vai ao showroom local e todos os carros têm a mesma aparência.

WIRED ficou chateado com este incidente. Por isso, conversamos com especialistas em tecnologia de baterias sobre o que realmente está acontecendo nas baterias de carros elétricos. Existe alguma tecnologia aqui? O que provavelmente acontecerá, mas ainda não, então não prenda a respiração? O que provavelmente não virá em breve?

“É fácil ficar entusiasmado com estas coisas, porque as baterias são muito complicadas”, disse Pranab Jaswani, analista de tecnologia da IDTechX, uma empresa de inteligência de mercado. “Tantas pequenas coisas vão causar um impacto tão grande.” É por isso que muitas empresas, incluindo fabricantes de automóveis, seus fornecedores e fabricantes de baterias, estão experimentando vários aspectos da vida útil da bateria. Troque um material eletricamente condutor por outro e o alcance da bateria de um carro elétrico pode aumentar em 80 quilômetros. Faça uma reengenharia na forma como as baterias são montadas e uma montadora poderá reduzir os custos de produção o suficiente para dar aos consumidores uma pausa no lote de vendas.

Ainda assim, dizem os especialistas, conseguir até mesmo pequenas alterações nos carros de produção pode levar muito tempo – às vezes 10 anos ou mais. “É claro que queremos ter a certeza de que o que colocamos num VE funciona bem e que cumpre os padrões de segurança”, disse Evelina Stoiko, que lidera a equipa de tecnologia de baterias e cadeia de abastecimento da BloombergNEF, uma empresa de investigação. Garantir que os cientistas apresentem novas ideias e que os fornecedores descubram como implementá-las; As montadoras, por sua vez, testam rigorosamente cada iteração. Enquanto isso, todos fazem a pergunta mais importante: essa melhoria faz sentido financeiramente?

Portanto, é lógico que nem todas as inovações no laboratório cheguem à estrada. Aqui estão os que realmente contam – e os que não foram completamente criticados, pelo menos ainda não

Está realmente acontecendo

Todas as grandes inovações em baterias têm uma coisa em comum: tratam-se de baterias de íons de lítio. Existem outros produtos químicos para baterias – mais sobre eles mais tarde – mas durante a próxima década, será difícil alcançar a forma dominante de bateria. “O íon de lítio já está muito maduro”, diz Stoiko. Muitos players investiram muito dinheiro na tecnologia, então “qualquer novo participante terá que competir com o status quo”.

Fosfato de Ferro Lítio

Por que é emocionante?: As baterias LFP usam níquel e cobalto caros e de difícil obtenção em vez de ferro e fosfato, que são encontrados em baterias convencionais de íons de lítio. Eles são mais estáveis ​​e demoram para se degradar após múltiplas cargas. O resultado: as baterias LFP podem ajudar a reduzir o custo de construção de um VE, um dado especialmente importante à medida que os sistemas eléctricos ocidentais lutam para competir em termos de custos com os carros convencionais movidos a gás. As baterias LFP já são comuns na China e se tornarão mais populares nos veículos elétricos europeus e americanos nos próximos anos.

Por que é difícil?: Densidade de energia mais baixa do que as alternativas LFP, o que significa que você não pode colocar tanta carga ou alcance em cada bateria

Mais moedas

Por que é emocionante: O aumento do teor de níquel nas baterias de lítio-níquel-manganês-cobalto aumenta a densidade de energia, o que significa mais alcance em uma bateria sem muito tamanho ou peso. Além disso, mais níquel significa menos cobalto, um metal caro e eticamente questionável.

Por que é difícil?: Baterias com maior teor de níquel são potencialmente menos estáveis, o que significa que apresentam maior risco de rachaduras ou fuga térmica – incêndios. Isso significa que os fabricantes de baterias que fazem experiências com diferentes materiais de níquel devem gastar mais tempo e energia no design cuidadoso de seus produtos. Esse barulho extra significa mais custos. Por esta razão, esperamos ver mais níquel usado em baterias para veículos elétricos de última geração

Processo de eletrodo seco

Por que é emocionante?: Geralmente, os eletrodos de bateria são feitos misturando o material em uma pasta de solvente, que é então aplicada a uma folha metálica coletora de corrente, seca e prensada. O processo de eletrodo seco reduz solventes misturando materiais na forma de pó seco antes da aplicação e deposição. Menos solventes significa menos preocupações ambientais, de saúde e de segurança. E eliminar o processo de secagem pode economizar tempo de fabricação — e aumentar a eficiência — ao mesmo tempo que reduz o espaço físico necessário para fabricar baterias. Tudo isso poderia levar a uma produção mais barata, “que deveria ser menor para produzir um carro mais barato”, disse Jaswani. A Tesla já incorporou um processo de ânodo seco na fabricação de baterias. (O ânodo é o eletrodo negativo que armazena íons de lítio enquanto carrega a bateria.) LG e Samsung SGIO também estão trabalhando em linhas de produção piloto.

Por que é difícil?: Usar pó seco pode ser tecnicamente mais complexo.

Vender para embalar

Por que é emocionante?: Na bateria padrão do seu veículo elétrico, as células de bateria individuais são agrupadas em módulos, que são então montados em pacotes. O mesmo não ocorre no caso cell-to-pack, que coloca as células diretamente na estrutura do pack sem uma etapa intermediária do módulo. Isso permite que os fabricantes de baterias coloquem mais baterias no mesmo espaço e pode levar a cerca de 80 quilômetros extras de alcance e a uma velocidade máxima mais alta, disse Jaswani. Também reduz os custos de produção, economia que pode ser repassada ao comprador do carro. Grandes fabricantes de automóveis, incluindo Tesla e BYD, e a gigante chinesa de baterias CATL, já estão usando a tecnologia.

Por que é difícil?: Sem módulos, pode ser difícil controlar a fuga térmica e manter a estrutura da bateria. Além disso, a célula a embalagem torna mais difícil a substituição de uma célula de bateria defeituosa, o que significa que pequenos defeitos podem exigir a abertura ou substituição de toda a bateria.

Ânodos de silício

Por que é emocionante?: As baterias de íons de lítio possuem ânodos de grafite. Adicionar silício à mistura, no entanto, pode levar a enormes vantagens: mais armazenamento de energia (o que significa maior autonomia) e carregamento mais rápido, potencialmente de seis a 10 minutos para recarregar. A Tesla já mistura algum silício em seus ânodos de grafite e em outras montadoras.Mercedes-Benz, Motores Gerais-Digamos que eles estão chegando perto da produção em massa.

Por que é difícil?: O silício misturado ao lítio se expande e contrai à medida que passa pelos ciclos de carga e descarga, o que pode causar estresse mecânico e até fraturamento. Com o tempo, isso pode levar a uma perda mais dramática da capacidade da bateria. Por enquanto, é mais provável que você encontre ânodos de silício em baterias pequenas, como telefones ou até motocicletas.

Está meio que acontecendo

A tecnologia de bateria nos setores mais especulativos passou por muitos testes. Mas ainda não é o ponto em que a maioria dos fabricantes está construindo linhas de produção e colocando-as nos carros.

Bateria de íon de sódio

Por que é emocionante: Sódio – está em todo lugar! Comparado ao lítio, o material é mais barato e mais fácil de encontrar e processar, o que significa que rastrear materiais para fabricar baterias de íon de sódio poderia proporcionar às montadoras uma quebra na cadeia de suprimentos. As baterias parecem ter melhor desempenho em temperaturas extremas e são mais estáveis. Fabricante chinês de baterias CATL Diz que começará a produção em massa A bateria e essa bateria poderão eventualmente cobrir 40% do mercado de veículos de passageiros da China no próximo ano.

Por que é difícil: Os íons de sódio são mais pesados ​​que seus equivalentes de lítio, por isso normalmente armazenam menos energia por bateria. Isso pode torná-los mais adequados para armazenamento de baterias do que veículos. Ainda é cedo para esta tecnologia, o que significa menos fornecedores e menos processos de fabricação testados ao longo do tempo.

Bateria de estado sólido

Por que é emocionante: As montadoras prometem há anos que baterias de estado sólido inovadoras estão chegando. Isso seria ótimo se fosse verdade. Esta tecnologia substitui um eletrólito líquido ou gel em uma bateria convencional de íons de lítio por um eletrólito sólido. Esses eletrólitos devem vir em diferentes químicas, mas todos eles têm algumas vantagens importantes: maior densidade de energia, carregamento mais rápido, maior durabilidade, menos risco à segurança (sem eletrólito líquido significa que não há vazamentos). Toyota diz isso Finalmente será lançado Seu primeiro veículo com bateria de estado sólido em 2027 ou 2028 BloombergNEF projeto Que, até 2035, as baterias de estado sólido representarão 10% da produção de veículos elétricos e de armazenamento.

Por que é difícil?: Alguns eletrólitos sólidos têm dificuldade em baixas temperaturas. Mas os maiores problemas estão relacionados à produção. A montagem dessas novas baterias requer novas ferramentas. É realmente difícil fazer camadas de eletrólitos sem defeitos. E a indústria não chegou a um acordo sobre qual o eletrólito sólido a utilizar, o que dificulta a construção de uma cadeia de abastecimento.

Talvez isso aconteça

Boas ideias nem sempre fazem muito sentido no mundo real.

Carregamento sem fio

Por que é emocionante?: Estacione seu carro, saia e carregue-o enquanto espera – sem necessidade de plugue O carregamento sem fio pode ser o auge da conveniência, e alguns fabricantes de automóveis insistem que isso está chegando. A Porsche, por exemplo, está exibindo um protótipo, com planos de lançar o modelo real no próximo ano.

Por que é difícil?: O problema, diz Jaswani, é que a tecnologia subjacente aos carregadores que temos atualmente funciona perfeitamente bem e é muito mais barata de instalar. Ele espera que, eventualmente, o carregamento sem fio apareça em alguns casos de uso limitado – talvez em ônibus, por exemplo, que podem carregar durante todo o trajeto se pararem em uma plataforma de carregamento. Mas esta tecnologia poderá nunca se tornar verdadeiramente popular, diz ele.