Depois de mais 100 anos de domínio dos motores de combustão interna, os carros elétricos são a solução para acelerar o combate às alterações climáticas. Mas a opção pela mobilidade elétrica, ou zero emissões, é considerada por uma parte dos automobilistas como irreal, considerando que estes veículos têm limitações e ainda não constituem uma alternativa completa aos automóveis movidos a combustíveis fósseis.
É que, apesar da evolução importante, o preço encarecido continua a ser um constrangimento na maioria dos automóveis elétricos mais recentes, a par da autonomia. Atualmente, na maioria dos mercados europeus, estão já disponíveis vários modelos elétricos que permitem cerca de 400 km com uma só carga, considerando-se tanto os números homologados pelas marcas, como os reais, na condução quotidiana.
Mas os construtores não pensam “estacionar” por aqui. Criar uma bateria mais potente, menor, mais leve e mais segura é o grande objetivo das marcas que estão a investir na mobilidade elétrica. E parece já existir uma resposta.
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Eletrólitos sólidos em vez de líquidos
Espera-se que as baterias de estado sólido sejam a tecnologia de mudança de paradigma para acelerar a popularidade dos automóveis de propulsão elétrica. Motivos: oferecem uma densidade energética de aproximadamente o dobro das baterias convencionais de iões de lítio; carecem de um tempo de carregamento significativamente mais curto devido ao desempenho superior dos processos de carga/descarga; e implicam um menor custo, graças à oportunidade de usar materiais menos dispendiosos.
Além disso, as baterias de estado sólido têm o potencial de armazenar mais energia do que as suas congéneres de iões de lítio, que necessitam de ser maiores e mais pesadas para o mesmo nível de potência. E, em veículos elétricos, o objetivo é estender significativamente a autonomia de condução, reduzindo a necessidade de recargas frequentes, tornando os automóveis mais práticos para viagens de longa distância.
Outra grande vantagem das baterias de estado sólido é a sua longevidade, já que podem suportar mais ciclos de carga-descarga. Essa durabilidade pode resultar em economias substanciais a longo prazo.
Baterias de estado sólido: uma química, duas soluções
Uma bateria de iões de lítio é carregada por iões que se movem do elétrodo positivo (cátodo) para o elétrodo negativo (ânodo), e depois descarregada por eles, durante o movimento inverso, do elétrodo negativo (ânodo) para o elétrodo positivo (cátodo).
O eletrólito líquido ao redor de ambos os elétrodos é o que permite a transferência de iões de lítio entre o cátodo e o ânodo. As novas baterias de estado sólido usam um eletrólito sólido em vez de um líquido (solvente orgânico).
Embora o eletrólito líquido possa penetrar facilmente no cátodo/ânodo e conduzir o lítio, as altas temperaturas aceleram a deterioração química do eletrólito e a inflamabilidade dos solventes orgânicos pode causar acidentes, como ignição, em caso de mau funcionamento.
Por outro lado, o eletrólito numa bateria de estado sólido não é volátil ou inflamável, é geralmente considerado altamente seguro e mostra robustez à temperatura e alta resistência à deterioração.
Como os eletrólitos líquidos utilizam solventes orgânicos, que têm pontos de ebulição baixos e alta volatilidade, existem limites de temperatura operacional para carregamento e condução. No entanto, as baterias de estado sólido não utilizam eletrólitos líquidos, portanto possuem elevados limites de temperatura operacional e excelente desempenho de carregamento rápido.
Vantagens das baterias de estado sólido
Entre os especialistas na linha da frente desta tecnologia, a Solid Power, empresa com sede no estado norte-americano do Colorado, com acordo de parceria já estabelecido, por exemplo, com a BMW, usa lítio metálico como ânodo, oferecendo capacidade muito maior do que os ânodos de grafite usados em baterias de lítio normais.
O resultado é uma bateria mais compacta, com mais potência e autonomia e níveis maiores de segurança: as baterias de estado sólido podem sobreviver a flexões, por exemplo, e mesmo se estiverem danificadas, o facto do eletrólito ser sólido significa que não se verifica o perigo de vazamento.
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“O desenvolvimento de todas as baterias de estado sólido é um dos passos mais promissores e importantes em direção a veículos elétricos mais eficientes, sustentáveis e seguros”, explicou Frank Weber, membro do conselho administrativo da BMW AG.
Obstáculos no caminho
Apesar de todos os benefícios promissores, as baterias de estado sólido não estão isentas de desafios. Um dos principais obstáculos é o custo de fabrico. Atualmente, são mais caras de produzir do que as baterias de lítio convencionais, o que as torna menos competitivas no mercado. No entanto, à medida que a pesquisa avança e as técnicas de produção melhoram, espera-se que o custo das baterias de estado sólido diminua.
Outro desafio é a taxa relativamente lenta com que os iões se movem através do eletrólito sólido, o que pode limitar o desempenho da bateria. No entanto, os investigadores estão a trabalhar ativamente no desenvolvimento de novos materiais e designs para superar esse problema e aprimorar os seus índices de performance.
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