Baterias de estado sólido: o próximo grande avanço da mobilidade elétrica

As baterias de estado sólido podem ser o próximo grande passo no armazenamento de energia e na mobilidade elétrica. Essa tecnologia promete maior autonomia, menor tempo de recarga e segurança máxima, superando alguns dos principais entraves para a maior difusão do uso de carros elétricos. Nesses equipamentos, tanto o eletrólito quanto os materiais dos eletrodos são sólidos, em vez de materiais líquidos ou gelatinosos para conduzir cargas elétricas, como ocorre em baterias tradicionais, como as de íon de lítio.

O que é uma bateria de estado sólido?

Bateria de estado sólido é um tipo de bateria que utiliza um eletrólito sólido em vez de um eletrólito líquido ou gel, como é comum nas baterias de íon-lítio convencionais. Esse design oferece várias vantagens potenciais sobre as tecnologias de bateria existentes.

Essa solução oferece algumas vantagens em comparação com as baterias tradicionais. As baterias de estado sólido tendem a ter uma densidade de energia mais alta, o que significa que podem armazenar mais energia em um volume menor. Além disso, são consideradas mais seguras, pois eliminam os riscos associados aos vazamentos ou inflamações de eletrólitos líquidos.

Como funcionam as baterias de estado sólido?

As baterias de estado sólido funcionam de maneira semelhante às baterias de íon-lítio convencionais, mas com algumas diferenças cruciais devido ao uso de um eletrólito sólido em vez de um líquido ou gel. Veja como elas funcionam:

Estrutura: Ela possui três componentes principais: o ânodo (polo negativo), o cátodo (polo positivo) e o eletrólito sólido que fica entre eles.

Processo de carga: No processo de carga da bateria de estado sólido, os íons de lítio se movem do cátodo, atravessam o eletrólito sólido e se alojam no ânodo.

Processo de descarga: Quando a bateria está em uso (descarga), os íons de lítio se movem de volta do ânodo para o cátodo, gerando uma corrente elétrica que alimenta o dispositivo.

Eletrólito sólido: Diferente das baterias tradicionais que usam eletrólitos líquidos, o eletrólito sólido nesta bateria facilita o movimento dos íons de lítio enquanto oferece maior segurança e estabilidade

Sobre a tecnologia da bateria de estado sólido

A tecnologia tem o potencial de oferecer melhorias significativas em segurança, densidade de energia e vida útil, mais desafios como custo e produção em larga escala precisam ser superados para sua adoção generalizada.

Um avanço nesse sentido foi divulgado pela PowerCo, empresa de baterias criada pela Volkswagen. Testes promovidos pela QuantumScape no laboratório da companhia resultaram em importantes marcas: as baterias de estado sólido completaram com sucesso mais de 1 mil ciclos de recarga, o equivalente a mais de 1 milhão de quilômetros rodados por um carro elétrico de autonomia de 500 a 600 quilômetros.

Ao mesmo tempo, a bateria foi pouco degradada e manteve 95% da capacidade ao final do experimento. Conforme a PowerCo, as metas o padrão da indústria exige que, nessa fase de desenvolvimento, sejam atingidos 700 ciclos com uma perda máxima de capacidade de 20%. Dessa forma, o produto da QuantumScape superou essas especificações no teste. A célula ainda atingiu os requisitos de recarga rápida, segurança e autodescarga.  

O CEO da PowerCo, Frank Blome, considerou os resultados dos testes bastante promissores. “O resultado final poderá ser uma bateria que permite percorrer grandes distâncias, pode ser carregada rapidamente e praticamente não envelhece.” A próxima etapa antes de iniciar a produção em massa será aperfeiçoar e dar escala ao processo de manufatura.