Baterias novas no início

Baterias novas no início

Um terço de todos os carros novos vendidos na China já tem tomada, o que significa que são variantes puramente elétricas ou híbridas. A tendência está aumentando acentuadamente. Na Europa, estão a ser feitos todos os esforços políticos para colocar os carros eléctricos no mercado; motores de combustão são contados. Embora os carros elétricos consistam em significativamente menos peças, existem características diferenciais importantes. Enquanto nos motores de combustão a questão era se era diesel ou gasolina, nos veículos elétricos a questão era saber qual tecnologia de bateria está na fuselagem. A bateria de íons de lítio domina atualmente. Mas outras tecnologias estão tentando se envolver, especialmente baterias de íon de sódio e baterias de fosfato de ferro-lítio. Como tantas vezes acontece, atualmente não existe uma tecnologia de bateria que possa fazer tudo: elevada densidade de energia, elevadas correntes de carga, elevada estabilidade de ciclo, retardador de chama e tudo isto ao preço mais baixo, com uma taxa de reciclagem de 100% e matérias-primas facilmente acessíveis. Se tudo isto fosse combinado numa única tecnologia, a mobilidade elétrica não teria mais críticos. Mas o facto é que cada tecnologia de bateria tem as suas vantagens e desvantagens específicas. Estes devem ser ponderados cuidadosamente para poder selecionar a melhor tecnologia para a respectiva aplicação. No entanto, existem enormes objetivos conflitantes nos carros elétricos: por um lado, a autonomia deve ser a maior possível, mas o carro deve ser barato para comprar para as massas. A partir de hoje isso não é possível! Mas se você mudar os objetivos em uma direção ou outra, tecnologias alternativas de baterias já podem oferecer vantagens interessantes.

A regra geral é: quanto maior for a bateria, maior será o alcance. Mas também: quanto maior o preço. Por que a bateria de íons de lítio ocupa atualmente uma posição tão dominante? Perguntamos ao pesquisador Marcus Jahn, Chefe da Unidade de Competência em Tecnologias de Baterias do Instituto Austríaco de Tecnologia (AIT), e um verdadeiro especialista nas diversas tecnologias de baterias. "Conhecemos a tecnologia de íons de lítio que usamos atualmente desde o início da década de 1990. No entanto, agora conseguimos tornar as células significativamente mais poderosas. No entanto, já estamos operando perto do limite físico com este tipo de bateria. Não podemos mais esperar saltos significativos aqui." As baterias de íons de lítio têm algumas vantagens inegáveis: oferecem alta densidade de potência, têm uma vida útil sólida de cerca de 1.000 ciclos de carregamento e são razoavelmente seguras de construir. A desvantagem: as baixas temperaturas não são suas amigas, a reciclagem ainda é muito cara - porque é complexa - e acima de tudo utilizam materiais raros como níquel, manganês e cobalto. Sem falar que a mineração de lítio é muito poluente e a maioria das jazidas são conhecidas na América do Sul e na Austrália, o que também abre uma “dependência geopolítica” – algo que o pesquisador Jahn não descreve.

Se a bateria ficar mais barata, todo o carro elétrico ficará mais barato. Portanto, pesquisas intensivas estão sendo realizadas em busca de alternativas. Existem actualmente duas tecnologias que poderiam - sob certas perspectivas - competir com a bateria de iões de lítio: a bateria de fosfato de ferro-lítio (abreviadamente LFP) ou as baterias de iões de sódio. Ambas as variantes têm vantagens e desvantagens específicas. A Ford já utiliza a bateria LFP em alguns modelos porque, segundo a fabricante, oferece uma vantagem de preço em torno de 15%. Outras vantagens: Alta estabilidade do ciclo, menos sensível à temperatura, não requer matérias-primas raras e é quase 100% reciclável, apenas o eletrólito deve ser descartado. Isso significa que as baterias LFP podem tornar a partida de um carro elétrico mais acessível. A desvantagem: a densidade de energia é menor, portanto, são necessárias mais células para o mesmo alcance de uma bateria de íons de lítio. Isso aumentaria novamente o peso – e também o preço. No entanto, se esta tecnologia for utilizada em veículos que não têm de atingir a autonomia máxima, oferece uma clara vantagem em termos de custo e ambiental. O pesquisador Marcus Jahn estima a diferença na densidade de energia em cerca de 20%. “O objetivo aqui não deve ser trocar a bateria de íons de lítio 1:1 pela bateria LFP, mas sim a tecnologia pode ser uma alternativa econômica se usada corretamente se a finalidade pretendida for escolhida de acordo”, afirma o pesquisador.

As baterias de íon de sódio estão atualmente se destacando na China e desfrutando de popularidade crescente. O pesquisador da AIT, Marcus Jahn, também pode atestar as propriedades muito positivas das células: "A bateria de íon de sódio tem sido intensamente pesquisada há cerca de sete anos. A tecnologia foi originalmente planejada para operação estacionária porque permite custos atrativos por quilowatt-hora. Outras vantagens: O sódio está facilmente disponível em todo o mundo, o que reduz custos. Além disso, as células podem ser fabricadas exatamente da mesma maneira que as baterias de íon de lítio, mesmo nas mesmas linhas de produção. Praticamente apenas o lítio é substituído por sódio." Mas, por um lado, esta célula também requer matérias-primas raras além do lítio e não pode ser integrada com o lítio no mesmo processo de reciclagem. Mas o ponto crítico é diferente: a densidade de energia é menor, cerca de um quarto dela está faltando na célula de lítio. Meios: A vantagem de preço é novamente comprada às custas da faixa. Mas o investigador de baterias Marcus Jahn tenta explicar porque é que esta tecnologia ainda tem potencial: "Não devemos esquecer que a procura por carros eléctricos aumentará significativamente agora e no futuro. Portanto, rapidamente precisamos de muitas baterias, e nem todos os utilizadores de carros eléctricos precisam de uma autonomia de 700 quilómetros. Aqui a bateria de iões de sódio pode ser um bom compromisso entre autonomia, disponibilidade e preço." Ao final da nossa entrevista, perguntamos ao pesquisador que tipo de bateria utilizaremos no médio prazo, nos próximos cinco anos. A resposta: “O tipo de íon-lítio dominará até então”. Mas o que vem a seguir ainda é uma questão em aberto com base no estado atual da pesquisa.

Íon de lítio

+ alta densidade de energia

+ estabilidade de ciclo sólida

+ extensivamente pesquisado

- caro

– produção intensiva em recursos

– reciclagem complexa

Fosfato de ferro-lítio

+ mais barato

+ estabilidade de ciclo muito alta

+ menos sensível à temperatura

– menor densidade de energia

Íons de sódio

+ O sódio é abundante e fácil de obter

+ portanto mais barato

+ Pode ser produzido em linhas de produção de íons de lítio

– menor densidade de energia

– até o lítio, que também consome muitos recursos para produzir

– reciclagem complexa