A bateria de carro elétrico dos seus sonhos está chegando

Nos próximos cinco anos, atualizações significativas para as baterias de veículos elétricos devem finalmente chegar ao mercado. Em andamento há décadas, essas mudanças provavelmente significarão que, até 2030, os veículos a gasolina custarão mais do que seus equivalentes elétricos

Alguns VEs carregam tão rápido quanto o abastecimento em um posto de gasolina; e os VEs de super longo alcance farão a frase “ansiedade com a autonomia” parecer fora de moda.

Uma razão pela qual você pode não estar ciente desses saltos tecnológicos iminentes é que eles há muito tempo foram ofuscados por esforços mais chamativos para substituir completamente a tecnologia de bateria de íons de lítio existente nos veículos elétricos. Repetidamente, os “avanços” prometidos não conseguiram avançar, o que deixou os investidores desinteressados e os consumidores, decepcionados.

Quase todos esses novos desenvolvimentos são atualizações das mesmas baterias de lítio testadas e aprovadas que outros tentaram eliminar, o que lhes dá uma enorme vantagem: elas podem ser fabricadas em instalações já existentes usando as cadeias de suprimentos estabelecidas. Isso é importante porque os investimentos anteriores em capacidade de fabricação são tão grandes — mais de US$ 30 bilhões apenas em 2023, de acordo com a BloombergNEF — que dificultam a competitividade de qualquer tecnologia que não possa ser fabricada nessas instalações.

Funcionários trabalham em um laboratório para a QuantumScape, que pretende lançar suas primeiras baterias para testes em veículos em algum momento do ano que vem (Créditos: Nicholas Albrecht para o Wall Street Journal)

Lançamento da bateria da BMW em 2025

É possível otimizar muitos recursos de uma bateria, desde a velocidade de carregamento até sua longevidade. Uma das medidas de desempenho mais importantes é quanta energia pode ser armazenada em uma determinada célula, o que é conhecido como “densidade de energia”. No geral, essa densidade energética veio aumentando alguns pontos percentuais por ano, e são esses ganhos lentos, cumulativos e duramente conquistados que nos trazem à posição atual.

Grandes saltos na densidade de energia são raros. Mas a BMW anunciou recentemente que começará a vender o primeiro veículo usando a nova plataforma da empresa para veículos elétricos, chamada “Neue Klasse”, em 2025. Esses veículos terão um novo tipo de bateria que poderá reter cerca de 20% mais energia que o modelo anterior, e a velocidade de carregamento e a autonomia também melhorarão em até 30%, afirma um porta-voz da BMW.

O que torna possível essas melhorias são a nova forma cilíndrica das células e alguns ajustes em sua composição química.

Novas químicas de baterias em 2026

A SES AI, fabricante de componentes para baterias com sede em Massachusetts, está no caminho certo para ajudar as montadoras a produzir veículos com um capacidade adicional na densidade de energia de suas baterias em 2026, afirmou seu CEO Qichao Hu.

A SES AI já é a primeira empresa do mundo a entregar às montadoras protótipos avançados de baterias com um tipo específico de nova tecnologia, e está trabalhando com GM, Hyundai e Honda. Em 2025, a SES AI espera entregar a próxima versão de suas células, que serão adequadas para o teste em uma frota de protótipos de veículos.

Se a GM decidir que os primeiros veículos a obter as novas baterias da SES AI devem ser, digamos, os Hummers elétricos, então a empresa ajudaria a montadora a construir cem protótipos de Hummer EVs com a nova tecnologia, que passariam por uma série de testes durante nove meses a um ano, explica Hu. Se tudo correr bem, até 2026 as baterias deverão estar prontas para a produção.

A chave para a tecnologia da SES AI é o metal sólido de lítio, que é usado no lugar do grafite das baterias de íons de lítio atuais.

O Básico da Bateria

Para entender por que isso importa, vale conhecer um pouco o funcionamento das baterias atuais. Uma bateria típica de VE é como um sanduíche de camadas finas. Primeiro há o que é conhecido como ânodo, feito de grafite. Um eletrólito líquido — tipo Gatorade, mas com sais de lítio em vez de sódio — permeia toda a célula. Depois, há um “separador” fino — algo como um plástico filme. Por fim, há um cátodo, que é uma mistura de vários metais, tipicamente lítio, níquel, manganês e cobalto.

Quando uma bateria leva eletricidade para o motor de um veículo, os íons de lítio se movem entre o ânodo e o cátodo, através do separador de plástico, que tem buracos microscópicos, grandes o suficiente para possibilitar o movimento dos íons de lítio. É o movimento físico desses íons de lítio de um lado para o outro que gera a corrente.

Em teoria, um ânodo de metal de lítio pode conter dez vezes mais íons de lítio do que um de grafite. Se tudo funcionar como previsto, isso significa que a densidade de energia de uma bateria usando metal de lítio no lugar do grafite pode ser até 50% maior.

O resultado, segundo Hu, é que as montadoras poderiam algum dia oferecer VEs a preço acessíveis com a mesma autonomia dos atuais. Isso significaria que até mesmo os VEs básicos conseguirão percorrer quase 500 km com uma carga. Os VEs topo de linha com baterias maiores conseguiriam, por sua vez, estabelecer novos recordes de autonomia, superando os atuais recordistas, que chegam a cerca de 800 km.

Como o metal de lítio nas baterias da SES AI substitui apenas uma parte da célula, ele pode ser incorporado às linhas de montagem existentes. Atualmente, existem dois tipos dominantes de baterias para VEs, uma otimizada para automóveis de ponta e outra para os de baixo custo, como o Model 3 da Tesla e a próxima onda de elétricos chineses acessíveis. A tecnologia de metal de lítio da SES AI funciona em ambos.

Carregamento super-rápido até 2028

A SES AI não é a única empresa que promete atualizações significativas para as baterias atuais nos próximos anos. A StoreDot, startup de baterias com sede em Israel, está trabalhando em uma nova tecnologia que pode fazer os veículos elétricos carregarem rapidamente, quase como encher o tanque de um veículo convencional no posto de gasolina.

A StoreDot tem como investidores e parceiros a BP, a Daimler Truck, a Volvo e a fabricante vietnamita de veículos elétricos VinFast. A startup anunciou que a primeira montadora a incorporar suas baterias com “carregamento ultrarrápido” será a Polestar, de propriedade da Geely.

Como a SES AI, a StoreDot está tentando substituir o ânodo de grafite de uma bateria típica por algo diferente. Em vez do metal de lítio, a empresa está usando silício para aumentar a densidade de energia e a velocidade de carregamento.

O uso do silício nas baterias é algo que os fabricantes vêm fazendo há anos e tem sido fundamental para alguns dos ganhos incrementais de capacidade que já aconteceram na última década. A diferença da tecnologia da StoreDot é que a empresa está descobrindo como substituir totalmente o grafite por uma substância com até 40% de silício.

A StoreDot entregou protótipos para montadoras, e sua tecnologia atual — que a Polestar está testando — pode permitir que a bateria de um carro adicione 160 km de autonomia em apenas cinco minutos de carregamento. Até 2028 — apenas dois anos depois da possível estreia das baterias da SES AI na produção de veículos —, os engenheiros da empresa pretendem entregar às montadoras uma versão que pode garantir 160 km de autonomia em apenas três minutos, afirmou o executivo-chefe Doron Myersdorf.

2030 e além — o ‘Santo Graal’ da tecnologia de baterias?

A fabricante de baterias de estado sólido de capital aberto QuantumScape, que se saiu muito bem no boom das SPACs de 2020 a 2021, vem desde então passando por um momento difícil em termos de avaliação. Mas a empresa está no caminho certo para entregar suas primeiras versões para testes em veículos em algum momento do ano que vem, afirma seu diretor de tecnologia, Tim Holme. A partir daí, cabe às montadoras determinar com que rapidez conseguirão incorporar essas baterias em novos veículos.

A BMW está atualmente trabalhando com a Solid Power, concorrente da QuantumScape, no desenvolvimento de baterias de estado sólido, mas “[estas] ainda estão a vários anos de distância da produção em larga escala”, diz um porta-voz da BMW.

As baterias de estado sólido têm sido chamadas de santo graal da tecnologia porque, em teoria, devem ser capazes de superar as baterias existentes em todas as métricas importantes, incluindo tempo de carga e a densidade de energia. Mas há uma série de desafios, incluindo a maneira como fisicamente se expandem e se contraem ao carregar e descarregar. 

O diretor de marketing da QuantumScape, Asim Hussain, diz que a empresa resolveu esse problema, e vários outros, e que, ao contrário de muitos de seus concorrentes, divulga regularmente dados de testes, mostrando o desempenho e a durabilidade de suas baterias.

Nos VEs, nenhum lançamento de tecnologia de bateria inovadora é comprovado até que tenha passado pelos extensos testes internos das montadoras. Mesmo assim, pode haver problemas, como quando a GM teve que recolher dezenas de milhares de Chevrolet Bolts devido ao risco de incêndios de suas baterias. 

Isso significa que as datas propostas pelos fabricantes podem ser — e são — alterados. Mesmo assim, os próximos cinco a dez anos devem ver um ritmo constante de novas tecnologias com ganhos de desempenho que vão além das melhorias incrementais que vimos nas últimas duas décadas. Isso provavelmente terá implicações profundas tanto para a adoção de VEs, quanto para quais fabricantes ganham e perdem.

Escreva para Christopher Mims em [email protected]

traduzido do inglês por investnews