5 tecnologias de baterias para veículos elétricos que prometem ficar de olho na próxima década

Abundam as alegações de "avanços revolucionários em baterias", mas poucas tecnologias saíram dos laboratórios e chegaram aos veículos elétricos. Especialistas como Pranav Jaswani, da IDTechEx, e Evelina Stoikou, da BloombergNEF, disseram à Wired que pequenas melhorias bem aplicadas podem fazer uma grande diferença, mas que muitas vezes levam anos para se concretizar devido a requisitos de segurança, validação de fabricação e viabilidade financeira.

As baterias de íon-lítio continuam sendo a espinha dorsal da era dos veículos elétricos.

Os grandes avanços até agora giram em torno das baterias de íon-lítio. "A tecnologia de íon-lítio está muito madura", afirma Evelina Stoikou; a escala de investimento e a cadeia de suprimentos existente dificultam que outras tecnologias químicas a alcancem na próxima década. Mesmo assim, uma única mudança na composição ou no processo poderia adicionar cerca de 80 quilômetros de autonomia ou reduzir os custos de fabricação o suficiente para diminuir o preço de um carro, diz Pranav Jaswani.

5 passos que podem fazer toda a diferença

LFP: Reduzir custos, manter a estabilidade

Por que isso é importante: As baterias de fosfato de ferro-lítio (LFP) usam ferro e fosfato em vez de níquel e cobalto, que são caros e difíceis de extrair. O LFP é mais estável, degradando-se mais lentamente ao longo de muitos ciclos.

Potencial benefício: Redução dos custos das baterias e dos preços dos veículos – especialmente importante, visto que os veículos elétricos competem com os carros a gasolina. A tecnologia LFP já é popular na China e espera-se que se espalhe pela Europa e pelos EUA nos próximos anos.

Desafios: Densidade de energia mais baixa, menor autonomia por bateria em comparação com outras opções.

Alto teor de níquel em NMC: Maior autonomia, menos cobalto

Por que isso é importante: Aumentar o teor de níquel no lítio-níquel-manganês-cobalto aumenta a densidade de energia e a autonomia sem aumentar o tamanho/peso. Também permite a redução do cobalto, um metal caro e eticamente controverso.

Desafios: Estabilidade reduzida, maior risco de fissuras ou explosões, exige projeto e controle térmico mais rigorosos, resultando em custos mais elevados. Mais adequado para veículos elétricos de alta gama.

Processo de eletrodo seco: Minimizar solventes, aumentar a eficiência da produção

Por que isso é importante: Em vez de misturar materiais com solventes e depois secá-los, a tecnologia de eletrodos secos mistura pós secos antes da aplicação do revestimento e da laminação. Menos solventes reduzem os riscos ambientais, de saúde e de segurança; eliminar a etapa de secagem pode reduzir o tempo de produção, aumentar a eficiência e diminuir o espaço necessário para a fabricação — tudo isso contribui para a redução de custos.

Status da implantação: A Tesla solicitou autorização para uso no ânodo; a LG e a Samsung SGI estão testando a linha de produção.

Desafio: O processamento de pó seco é tecnicamente complexo, exigindo ajustes precisos para estabilizar a produção em massa.

Do nível da célula à bateria: Aproveite o volume, adicione cerca de 80 km.

Por que isso é importante: Ao eliminar os módulos e colocar as células diretamente na bateria, é possível acomodar mais células no mesmo espaço. Segundo Pranav Jaswani, essa tecnologia pode aumentar a autonomia em cerca de 80 km e melhorar a velocidade máxima, além de reduzir os custos de fabricação. Tesla, BYD e CATL já a utilizam.

Desafios: Controlar a instabilidade térmica e a resistência estrutural é mais difícil sem módulos; substituir células defeituosas torna-se complicado, podendo até exigir a abertura ou substituição de todo o cluster.

Ânodo de silício: Energia densa, carga rápida de 6 a 10 minutos

Por que isso é importante: Adicionar silício a um ânodo de grafite aumenta a capacidade de armazenamento (maior autonomia) e acelera o carregamento, podendo levar apenas de 6 a 10 minutos para uma carga completa. A Tesla já adicionou silício à mistura; a Mercedes-Benz e a General Motors afirmam estar cada vez mais próximas da produção em massa.

Desafio: O silício expande e contrai ciclicamente, causando tensão mecânica e fissuras, o que degrada sua capacidade ao longo do tempo. Isso é comum em baterias pequenas, como as de celulares ou motocicletas.

Tecnologia	Principais benefícios	Desafio	Status
LFP	Baixo custo, estável, degradação lenta	Baixa densidade de energia	Popular na China; espera-se que aumente na UE/EUA
Alto teor de níquel (NMC)	Aumentar a densidade, reduzir o cobalto	Menos estável, alto custo de controle térmico	Adequado para carros de luxo.
Eletrodo seco	Reduzir solventes, aumentar a eficiência, diminuir custos	Desafios técnicos no manuseio de pós secos	Tesla (ânodo); testado pela LG e Samsung SGI
Do nível à embalagem	Aumentar a autonomia em cerca de 80 km e reduzir os custos.	Controle de temperatura, difícil de reparar	Aplicações Tesla, BYD, CATL
Ânodo de silício	Maior autonomia, carregamento rápido de 6 a 10 minutos.	A expansão causa rachaduras e perda de capacidade.	Aproximando-se da produção em massa

Tecnologias promissoras, mas ainda longe do mercado.

Íon sódio: Fácil de encontrar, barato, estável ao calor

Por que isso é importante: O sódio é barato, abundante e mais fácil de processar do que o lítio, reduzindo os custos da cadeia de suprimentos. As baterias de íon-sódio parecem ser mais estáveis e apresentam bom desempenho em temperaturas extremas. A CATL afirma que iniciará a produção em massa no próximo ano, e as baterias poderão representar até 40% do mercado de carros de passeio da China.

Desafios: Os íons de sódio são mais pesados, têm menor densidade energética e são mais adequados para armazenamento estacionário. A tecnologia está em seus primórdios, com poucos fornecedores e poucos processos comprovados.

Baterias de estado sólido: Alta densidade, mais seguras, mas difíceis de fabricar.

Por que isso importa: A substituição de eletrólitos líquidos/em gel por eletrólitos sólidos promete maior densidade, carregamento mais rápido, vida útil mais longa e menor risco de vazamentos. A Toyota afirma que lançará um carro com baterias de estado sólido em 2027 ou 2028. A BloombergNEF prevê que, até 2035, as baterias de estado sólido representarão 10% da produção de veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia.

Desafios: Alguns eletrólitos sólidos apresentam baixo desempenho em baixas temperaturas; a fabricação exige novos equipamentos; é difícil criar camadas de eletrólito sem defeitos; falta consenso na indústria sobre a seleção de eletrólitos, o que dificulta a cadeia de suprimentos.

Uma ideia notável, mas difícil de popularizar.

Carregamento sem fio: Máxima conveniência, sem barreiras de custo

Por que isso é importante: Estacionamento e carregamento sem fio são recursos que alguns fabricantes afirmam que estarão disponíveis em breve; a Porsche está exibindo um protótipo com planos de lançar uma versão comercial no próximo ano.

Desafios: De acordo com Pranav Jaswani, o carregamento com fio agora é eficiente e muito mais barato de instalar. O carregamento sem fio pode surgir em alguns casos específicos, como ônibus carregando durante seus trajetos enquanto estacionados em docas, mas é improvável que se torne uma opção comum.

Conclusão: As expectativas são bem fundamentadas, mas a evolução leva tempo.

As tecnologias de baterias mais promissoras atualmente são, em sua maioria, otimizações dentro do sistema de íon-lítio: LFP para reduzir custos, alto teor de níquel para aumentar a densidade, eletrodos secos e tecnologia Cell-to-Pack para reduzir custos de fabricação, e ânodos de silício para aumentar a velocidade de carregamento. Enquanto isso, as baterias de íon-sódio e de estado sólido têm potencial a longo prazo, mas enfrentam muitos obstáculos de produção. Como enfatizam os especialistas, mesmo pequenas mudanças podem levar até 10 anos para chegar aos veículos elétricos – e somente as melhorias que atenderem aos padrões de segurança e às considerações econômicas terão chance de chegar ao mercado.