As empresas norte-americanas enfrentam desafios consideráveis para acompanhar a hegemonia asiática no mercado de baterias para veículos elétricos, mas a tecnologia de baterias de estado sólido pode representar uma nova oportunidade estratégica para recuperar a competitividade. Isto foi afirmado por John Van Schoters, CEO da Solid Power, uma startup sediada no Colorado, que corre contra o tempo juntamente com outras empresas norte-americanas como a QuantumScape e a Factorial para acompanhar o desenvolvimento global.
As baterias de estado sólido possuem capacidades promissoras em comparação com as atuais baterias de iões de lítio, uma vez que os investigadores preveem que ajudarão a aumentar a autonomia de condução dos veículos elétricos, a elevar as velocidades de carregamento e a eliminar os riscos de incêndio. No entanto, esta tecnologia tem enfrentado enormes complicações na fabricação comercial em grande escala e sem defeitos, o que a manteve em desenvolvimento contínuo durante muitos anos.
Estratégia de foco no eletrólito à base de sulfeto
Ao contrário de alguns concorrentes que procuram fabricar a célula completa, a Solid Power especializou-se no desenvolvimento de um único elemento crucial: o material do eletrólito que facilita o movimento dos iões de lítio entre os eletrodos. Enquanto as baterias tradicionais de iões de lítio dependem de materiais químicos líquidos inflamáveis, as baterias sólidas dependem de três tipos principais, incluindo polímeros, óxidos e sulfetos.
A empresa norte-americana aposta na terceira opção, tendo o seu CEO desenhado um eletrólito de sulfeto flexível que os fabricantes atuais de baterias podem integrar nos seus processos de produção habituais sem a necessidade de construir fábricas totalmente novas ou realizar reequipamentos dispendiosos, já que podem ser utilizados equipamentos de laminação padrão para baterias de iões de lítio.
Linha de produção Mobius e cooperação com grandes empresas
A empresa deu recentemente um passo prático ao colocar em funcionamento a linha de produção piloto (Mobius) na sua fábrica em Thornton, no Colorado, com o objetivo de fabricar e vender o eletrólito a grandes empresas automóveis e de baterias de energia. A empresa concluiu acordos de desenvolvimento conjunto com empresas globais como a Ford e a BMW, além de uma parceria trilateral com a BMW e a Samsung SDI para o desenvolvimento e comercialização da tecnologia, onde a Samsung fabrica as células, a BMW desenvolve os módulos e as embalagens, e a Solid Power fornece o material do eletrólito.
Espera-se que a linha de produção piloto aumente a capacidade anual da empresa em 45 toneladas métricas, atingindo uma capacidade total de 75 toneladas métricas por ano até ao final do ano.
O que representa este desenvolvimento na prática?
A nível de desempenho, as estimativas da empresa indicam que a adição do eletrólito de sulfeto a um ânodo de silício e um cátodo de níquel, manganês e cobalto (NMC) pode elevar a densidade de energia da célula para 390 watts-hora por quilograma, com a capacidade de exceder 1.000 ciclos de carga, em comparação com as baterias atuais que normalmente fornecem entre 250 e 280 watts-hora por quilograma. No caso de utilizar um ânodo de metal de lítio, a densidade teórica pode subir para 440 watts-hora por quilograma. No entanto, a empresa sublinha que estes números continuam a ser teóricos e dependem, em última análise, dos designs das células construídos pelos próprios fabricantes de baterias.
No que diz respeito aos desafios técnicos, a empresa continua a projetar soluções para o problema da formação gradual de estruturas aciculares de lítio (dendrites), que podem causar curtos-circuitos no interior das células. Além dos automóveis, a empresa acredita que as primeiras aplicações poderão surgir nos setores da defesa, drones e robótica humanóide, devido à curta duração dos ciclos de qualificação e à velocidade das suas plataformas operacionais.