A gigante chinesa de baterias CATL apresentou uma nova bateria de carregamento rápido na semana passada — uma bateria que, segundo a empresa, pode aumentar a autonomia em até 400 quilômetros (cerca de 250 milhas) em 10 minutos.
Isso é mais rápido do que praticamente todos os carregamentos de veículos elétricos atuais, e a CATL afirma que as novas células, que ela planeja produzir comercialmente até o final de 2023, “abrirão uma era de carregamento super-rápido de veículos elétricos”. Isto é, se o produto acabado puder cumprir as promessas da empresa com relação à capacidade, vida útil e custo da bateria.
Os veículos elétricos estão representando uma fração crescente das vendas globais de veículos novos — 14% em 2022. Mas muitos motoristas ainda se preocupam com o alcance limitado da tecnologia de bateria atual e são desencorajados pela necessidade de parar para carregar por mais de meia hora, mesmo em estações de carregamento rápido. A inovação em materiais de bateria, se combinada com o progresso na infraestrutura de carregamento, poderia ajudar a imitar a conveniência dos carros movidos a gasolina e incentivar a adoção de veículos elétricos.
A CATL, cujo nome é um acrônimo para Contemporary Amperex Technology Co. Limited, é a maior fabricante de baterias para veículos elétricos do mundo. A empresa fornece células para os principais fabricantes de automóveis, como Tesla, Mercedes e Volkswagen.
O anúncio do mês passado é a mais recente notícia de tecnologia de alto nível da empresa este ano. Entre outras coisas, ela planeja construir baterias de matéria condensada de alta densidade de energia para aviões e produzir em massa novas baterias para veículos elétricos feitas de sódio em vez de lítio.
As novas baterias de carregamento rápido da CATL seriam duas vezes mais rápidas que as da concorrência, diz Jiayan Shi, analista da BNEF, uma empresa de pesquisa de energia. O carregamento rápido da Tesla aumenta a autonomia em cerca de 320 quilômetros, ou 200 milhas, em 15 minutos.
Algumas baterias disponíveis no mercado já podem atingir as velocidades anunciadas pela CATL na semana passada, diz David Schroeder, diretor técnico da Volta Energy Technologies, uma empresa de capital de risco voltada para a tecnologia de baterias e armazenamento de energia. Mas essas baterias são usadas em produtos como armazenamento de energia estacionária. A CATL seria a primeira a colocar essas células de carregamento rápido em veículos elétricos.
Com as baterias de íons de lítio, tende a haver uma grande diferença entre a quantidade de energia que elas podem armazenar e a rapidez com que podem carregar. Em geral, essas baterias podem ser divididas em duas categorias: “células de energia” e “células de potência”. As células de energia priorizam o acúmulo do máximo de energia possível, o que é útil para aumentar a autonomia de um veículo elétrico sem aumentar muito o volume. As células de potência, por outro lado, tendem a priorizar a carga e a descarga rápidas, o que é útil para usos como o armazenamento de energia estacionária que estabiliza a rede elétrica.
Atualmente, as células de energia podem atingir velocidades de carregamento rápidas, mas podem ser muito volumosas para serem usadas em um carro e provavelmente não durariam centenas de milhares de quilômetros. As baterias que podem ser carregadas rapidamente e, ao mesmo tempo, são pequenas, leves e duradouras seriam um avanço.
O equilíbrio entre alta capacidade e carregamento rápido se resume à maneira como as moléculas carregadas, chamadas íons, se movimentam nas baterias. Quando uma bateria é carregada, uma corrente elétrica empurra os íons de lítio de um lado para o outro da célula. Os íons podem então se aninhar em espaços na parte da bateria chamada ânodo, onde aguardam. Eventualmente, eles voltarão correndo, liberando a eletricidade armazenada quando alguém usar a bateria para alimentar um dispositivo.
Para aumentar a capacidade total de uma bateria, esses ânodos podem ser fabricados com camadas mais espessas de material, o que significa que haverá muito espaço para os íons se encaixarem. No entanto, em baterias com ânodos mais espessos, parte do espaço de armazenamento estará no fundo das camadas, de modo que os íons terão que viajar mais para chegar lá, retardando o processo de carregamento. Para acelerar o carregamento, os fabricantes de baterias podem reduzir essas camadas, de modo que os íons não precisem se deslocar tanto.
As inovações em materiais poderiam ajudar a contornar essa desvantagem. No anúncio da CATL sobre sua bateria de carregamento rápido, a empresa menciona várias alterações no ânodo, incluindo modificações na superfície do grafite e um design de várias camadas para ajudar a encurtar o caminho dos íons e acelerar o carregamento.
Mas não é apenas o ânodo – cada parte da bateria parece estar contribuindo para velocidades de carregamento mais rápidas, diz Kevin Shang, analista sênior de pesquisa da Wood Mackenzie, uma consultoria de energia. O comunicado da empresa também dá crédito a um novo eletrólito (o líquido pelo qual os íons se movem em uma bateria) que melhora a condutividade, por exemplo. Com seus novos produtos, os gigantes da bateria, como a CATL, não estão necessariamente apostando em uma única inovação, mas somando uma série de esforços de pesquisa e desenvolvimento e combinando-os em um único produto, diz Shang.
No entanto, ainda há dúvidas sobre essa bateria e o que ela significará para os veículos, diz Shang. Ao dizer que as baterias poderiam ser usadas em um veículo com alcance de 700 quilômetros (430 milhas), o anúncio da CATL implica em alta densidade de energia. Mas não está claro o tamanho que o veículo e a bateria precisarão ter para proporcionar esse tipo de alcance.
Além disso, uma taxa de carregamento mais alta geralmente significa uma vida útil mais curta e um preço mais alto, diz Schroeder. Em resposta a uma pergunta sobre a vida útil das novas baterias de carregamento rápido, a CATL disse: “Seja com carregamento rápido ou não, a garantia de nossos produtos continua a mesma.” (A garantia atual dura oito anos ou 800.000 quilômetros, de acordo com o site). A empresa também disse que havia “melhorado a eficiência de custo”, mas não forneceu detalhes sobre o preço da bateria.
Em última análise, a rapidez com que as baterias podem ser carregadas será limitada não apenas por seu design, mas pela infraestrutura de carregamento disponível. Embora a China seja líder mundial em instalações de carregadores, serão necessários muito mais carregadores de veículos elétricos para atender à crescente demanda. Também é possível que novos carregadores sejam necessários para atingir as velocidades de carregamento que as novas baterias da CATL podem suportar, apresentando mais desafios para o desenvolvimento da infraestrutura.
Os anúncios das empresas de baterias sobre o progresso são “sempre boas notícias”, diz Shang, “e nós os recebemos com satisfação”. A questão é se as empresas podem realmente cumprir o que foi prometido.
Fontes/ Crédito: MIT Technology Review
