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quarta-feira, 13 de outubro de 2021

Coluna "Mecânica Online": A evolução das baterias dos carros elétricos




Tarcisio Dias*

A história da indústria automotiva é exemplo da evolução contínua de peças e sistemas. O automóvel busca atender à necessidade do seu proprietário, mas precisa encontrar a melhor relação entre custos, desenvolvimentos e benefícios, principalmente no melhor aproveitamento energético e construtivo.

E mesmo que você ainda insista que os carros elétricos vão acontecer, eles já são realidade e a indústria mantém sua forma evolutiva de desenvolvimento.

A partir disso, a Toyota anunciou um investimento de US$ 13,5 bilhões em baterias de carros elétricos, incluindo baterias de estado sólido.

As baterias de estado sólido podem mudar o jogo para os veículos elétricos (VEs), armazenando mais energia, carregando mais rapidamente e oferecendo maior segurança do que as baterias de íon de lítio, ajudando a acelerar a mudança dos carros movidos a combustíveis fósseis.

As baterias de íon-lítio (íon-lítio) usam eletrólitos líquidos e possuem separadores que evitam que o eletrodo positivo entre em contato com o eletrodo negativo. Atualmente, baterias de estado sólido são usadas em dispositivos como marca-passos e relógios inteligentes.

A produção em massa dessas baterias para VEs deve acontecer de três a cinco anos, dizem os especialistas.

Entre as vantagens é provável que sejam mais seguras e estáveis do que as baterias de íon-lítio, nas quais o eletrólito é volátil e inflamável em altas temperaturas. Isso torna os veículos elétricos que usam baterias de íon-lítio mais vulneráveis a incêndios e vazamentos de produtos químicos.

Essa maior estabilidade conduz para carregamento mais rápido e reduz a necessidade de equipamentos de segurança volumosos.

As baterias de estado sólido podem conter mais energia do que baterias de íon-lítio, ajudando a acelerar a mudança de veículos a gasolina para EVs porque os motoristas não precisariam parar com tanta frequência para carregar seus carros.

As montadoras e empresas de tecnologia produzem células de bateria de íon-lítio de estado sólido uma de cada vez em um laboratório, mas não conseguiram até agora escalar para uma produção em massa.

É difícil projetar um eletrólito sólido que seja estável, quimicamente inerte e ainda um bom condutor de íons entre os eletrodos. Eles são caros para fabricar e estão sujeitos a rachaduras devido à fragilidade dos eletrólitos quando eles se expandem e contraem durante o uso.

Atualmente, uma célula de estado sólido custa cerca de sete a oito vezes mais para fazer do que uma bateria de íon-lítio, dizem os especialistas.

A Toyota no Japão é uma das primeiras a produzir baterias de estado sólido em massa. Ela disse que está lutando com sua curta vida útil, mas ainda pretende começar a produzi-las até o final de 2021. Além da pesquisa interna da Toyota, ela se associou à Panasonic para desenvolver esses powerpacks.

Logo atrás, a alemã Volkswagen investiu na empresa americana de baterias QuantumScape Corp, apoiada por Bill Gates, que pretende lançar sua bateria em 2024 para VW's VEs e, eventualmente, para outras montadoras. A VW afirma que a bateria oferecerá cerca de 30% a mais de alcance do que uma bateria de íon-lítio e carregará até 80% da capacidade em 12 minutos, o que é menos da metade do tempo de carregamento mais rápido das células de íon de lítio disponíveis atualmente.

A Stellantis tem um empreendimento denominado Automotive Cells com a TotalEnergies e uma parceria com a chinesa Contemporary Amperex Technology Co Ltd (CATL) e pretende lançar baterias de estado sólido até 2026.

A Ford Motor Co e a BMW AG investiram na startup Solid Power, que afirma que sua tecnologia de estado sólido pode fornecer 50% mais densidade de energia do que as baterias de íon de lítio atuais. A Ford espera reduzir os custos da bateria em 40% até meados da década.

A Hyundai Motor da Coréia do Sul, que investiu na startup SolidEnergy Systems, planeja produzir em massa baterias de estado sólido em 2030.

A Samsung SDI Co Ltd, uma afiliada da Samsung Electronics, está trabalhando no desenvolvimento de baterias de estado sólido.

Outra grande empresa quando o assunto são os veículos elétricos, a Tesla, líder de mercado de VE nos Estados Unidos, até agora não disse se deseja desenvolver ou usar células de estado sólido em seus carros.

O que podemos entender de tudo isso é a continuidade dos estudos na busca de um veículo elétrico mais eficiente, onde a bateria, seu principal componente, passa por uma evolução para ampliar sua densidade energética, refletindo em maior autonomia, ao mesmo tempo com redução do tempo necessário de carregamento, maior segurança e com a economia de escala, preços menores para tornar viável sua aplicação.

*Tarcisio Dias - Profissional e técnico em Mecânica, além de Engenheiro Mecânico com habilitação em Mecatrônica e Radialista. Desenvolve o site Mecânica Online® (mecanicaonline.com.br) e sua exclusiva área de cursos sobre mecânica na internet (cursosmecanicaonline.com.br), uma oportunidade para entender como as novas tecnologias são úteis para os automóveis cada vez mais eficientes.

Entre os três (TOP 3) +Admirados Influenciadores Digitais da Imprensa Automotiva.

Entre os cinco (TOP 5) dos +Admirados Jornalistas da Imprensa Automotiva.

Premiado (TOP 3) na categoria Automotivo e Motociclismo da 7ª edição do Prêmio Especialistas.

Coluna Mecânica Online® - Aborda aspectos de manutenção, tecnologias e inovações mecânicas nos transportes em geral. Menção honrosa na categoria internet do 7º e 13º Prêmio SAE Brasil de Jornalismo, promovido pela Sociedade de Engenheiros da Mobilidade. Distribuição gratuita todos os dias 10, 20 e 30 do mês. https://mecanicaonline.com.br/category/engenharia/tarcisio_dias/

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