você viu Cabeçalho: esse bateria Avanços vão mudar as coisas carro elétrico para sempre. E…silêncio. Quando você vai ao showroom local, todos os carros têm a mesma aparência.
A WIRED ficou indignada com esse fenômeno. Por isso, conversamos com especialistas em tecnologia de baterias para descobrir o que realmente está acontecendo com as baterias de carros elétricos. Que tecnologia está aqui? Provavelmente um ou outro, mas ainda não. Não prenda a respiração. O que provavelmente não virá em breve?
“As baterias são tão complexas que é fácil ficar entusiasmado com algo assim”, diz Pranab Jaswani, analista de tecnologia da empresa de inteligência de mercado IDTechEx. “Muitas pequenas coisas causam um grande impacto.” É por isso que tantas empresas, incluindo montadoras, seus fornecedores e fabricantes de baterias, estão fazendo experiências com tantos subcomponentes de baterias. A substituição de um material condutor por outro pode aumentar o alcance da bateria de um veículo elétrico em 80 milhas. Ao repensar a forma como as baterias são montadas, os fabricantes de automóveis poderão reduzir os custos de produção o suficiente para convencer os consumidores a poupar muito.
Ainda assim, os especialistas dizem que leva muito tempo até que pequenos ajustes sejam refletidos nos carros de produção, às vezes mais de uma década. “Obviamente, você quer ter certeza de que tudo o que você coloca em um VE está funcionando corretamente e atende aos padrões de segurança”, disse Evelina Stoikow, chefe da equipe de tecnologia de baterias e cadeia de suprimentos da empresa de pesquisa BloombergNEF. Garantir que isso aconteça significa que os cientistas apresentam novas ideias e os fornecedores encontram formas de implementá-las. As montadoras testam rigorosamente cada iteração. O tempo todo, todos têm a pergunta mais importante. A questão é: “Esta melhoria faz sentido do ponto de vista económico?”
Portanto, não é surpresa que nem todas as inovações no laboratório cheguem às estradas. Aqui está uma olhada nos que realmente importam e nos que, pelo menos até agora, não tiveram tanto sucesso.
o que realmente está acontecendo
Todas as grandes inovações em baterias têm algo em comum. Isso significa que está relacionado às baterias de íon de lítio. Existem outros produtos químicos para baterias, mas os discutiremos com mais detalhes posteriormente. Mas durante a próxima década, será difícil acompanhar os formatos de bateria convencionais. “O íon-lítio já está muito maduro”, diz Stoikow. Com muitos participantes investindo grandes somas de dinheiro nesta tecnologia, “os novos têm de competir com o status quo”.
fosfato de ferro-lítio
por que você está animado:As baterias LFP usam ferro e fosfato em vez dos caros e difíceis de encontrar níquel e cobalto encontrados nas baterias tradicionais de íons de lítio. Também é mais estável e se degrada mais lentamente após múltiplas cargas. Como resultado, as baterias LFP podem ajudar a reduzir os custos de produção de VE, um dado especialmente importante à medida que as empresas eléctricas ocidentais lutam para competir em termos de custos com os veículos tradicionais movidos a gasolina. As baterias LFP já são populares na China, eles se tornarão ainda mais populares Espera-se que seja usado em veículos elétricos na Europa e na América nos próximos anos.
por que é difícil: os LFPs têm uma densidade de energia mais baixa do que suas alternativas, portanto, não conseguem acumular tanta carga (ou alcance) em cada bateria.
adicione mais níquel
Por que é emocionante: Aumentar o teor de níquel nas baterias de lítio-níquel-manganês-cobalto melhora sua densidade energética. Isto significa que o alcance da bateria pode ser aumentado sem aumentar significativamente o seu tamanho ou peso. Além disso, aumentar o níquel pode diminuir a quantidade de cobalto. caro para obter e eticamente questionável.
por que é difícil: Baterias com alto teor de níquel podem ser menos estáveis, aumentando o risco de rachaduras e fuga térmica, o que significa incêndio. Isso significa que os fabricantes de baterias que fazem experiências com diferentes teores de níquel devem gastar mais tempo e energia projetando cuidadosamente seus produtos. Esforço extra resultará em aumento de despesas. Como resultado, espera-se que a quantidade de níquel usada em baterias de veículos elétricos de última geração aumente.
processo de eletrodo seco
por que você está animado: Os eletrodos da bateria geralmente são feitos misturando materiais em uma pasta de solvente, aplicando-os à folha metálica do coletor de corrente, secando e pressionando. O processo de eletrodo seco reduz os solventes misturando os materiais como um pó seco antes da aplicação e laminação. Menos solventes significa menos preocupações ambientais, de saúde e de segurança. A eliminação do processo de secagem também reduz a pegada física necessária para fabricar baterias, ao mesmo tempo que economiza tempo de produção e aumenta a eficiência. Tudo isso poderia levar a custos de produção mais baixos, “que deveriam resultar na fabricação de carros mais baratos”, diz Jaswani. A Tesla já incorpora um processo de ânodo seco na fabricação de baterias. (O ânodo é o eletrodo negativo que armazena íons de lítio enquanto a bateria está sendo carregada.) LG e Samsung SGI também estão trabalhando em linhas de produção piloto.
por que é difícil: O uso de pós secos pode ser tecnicamente mais complexo.
Célula para embalar
por que você está animado: Em uma bateria de veículo elétrico padrão, as células de bateria individuais são agrupadas em módulos e depois montadas em pacotes. Cell-to-pack é diferente quando as células são colocadas diretamente na estrutura do pack, sem quaisquer etapas intermediárias do módulo. Isso permitiria aos fabricantes de baterias colocar mais baterias no mesmo espaço, aumentando potencialmente o alcance em cerca de 80 quilômetros e aumentando a velocidade máxima, disse Jaswani. Também reduz os custos de fabricação e repassa essas economias aos compradores de automóveis. Grandes montadoras como Tesla e BYD, bem como a gigante chinesa de baterias CATL, já estão usando a tecnologia.
por que é difícil: Sem módulos, fica difícil controlar a fuga térmica e manter a estrutura da bateria. Além disso, o cell-to-pack torna extremamente difícil a substituição de células de bateria com defeito. Isso significa que pequenos defeitos podem exigir que você abra a embalagem ou até mesmo substitua a embalagem inteira.
ânodo de silício
por que você está animado: O eletrodo negativo das baterias de íon de lítio é de grafite. adicione silicone à misturaNo entanto, poderá haver benefícios significativos: mais armazenamento de energia (significando maior alcance) e carregamento mais rápido (potencialmente exigindo muito menos tempo para carregar). A Tesla já mistura pequenas quantidades de silício em seus ânodos de grafite, e outras montadoras também estão –mercedes benz, motores gerais—Eles dizem que estão chegando perto da produção em massa.
por que é difícil: O silício ligado ao lítio se expande e contrai durante os ciclos de carga/descarga, o que pode causar estresse mecânico e até mesmo quebra. Com o tempo, isso pode reduzir a capacidade da bateria de forma ainda mais significativa. Por enquanto, é mais provável que os ânodos de silício sejam usados em baterias pequenas, como telefones celulares e motocicletas.
é um pequeno incidente
A tecnologia de baterias, que é um campo mais especulativo, está passando por muitos testes. No entanto, a maioria dos fabricantes ainda não atingiu a fase de construir linhas de produção e instalá-las nos automóveis.
bateria de íon de sódio
Por que é emocionante: O sódio está em toda parte. Como o elemento é mais barato e mais fácil de encontrar e processar do que o lítio, rastrear os materiais utilizados para fabricar baterias de iões de sódio pode significar interrupções na cadeia de abastecimento dos fabricantes de automóveis. A bateria parece ter melhor desempenho e ser mais estável em temperaturas extremas. Fabricante chinês de baterias CATL Eles dizem que começarão a produção em massa. As baterias entrarão em produção no próximo ano e poderão eventualmente cobrir 40% do mercado de automóveis de passageiros da China.
Por que é difícil: Os íons de sódio são mais pesados que os íons de lítio, portanto geralmente armazenam menos energia por bateria. Portanto, eles podem ser mais adequados para armazenamento de baterias do que veículos. A tecnologia também está ainda na sua infância, o que significa que há menos fornecedores e menos processos de fabrico comprovados.
toda bateria de estado sólido
Por que é emocionante: Até agora, as montadoras Uma promessa que dura anos Isso significa que as revolucionárias baterias totalmente de estado sólido estão chegando. Isso seria ótimo se fosse verdade. Esta tecnologia substitui o eletrólito líquido ou gel das baterias tradicionais de íons de lítio por um eletrólito sólido. Embora estes eletrólitos tenham químicas diferentes, eles têm as principais vantagens de alta densidade de energia, carregamento rápido, alta durabilidade e baixos riscos de segurança (o eletrólito não é líquido, o que significa que não há vazamentos). Toyota diz finalmente lançado Os primeiros veículos equipados com baterias de estado sólido aparecerão em 2027 ou 2028. BloombergNEF projeto Prevê-se que, até 2035, as baterias de estado sólido representarão 10% da produção de veículos elétricos e de armazenamento de energia.
por que é difícil: Alguns eletrólitos sólidos são sensíveis a baixas temperaturas. Mas o maior problema tem a ver com a fabricação. A montagem dessas novas baterias requer novos equipamentos. É muito difícil construir uma camada eletrolítica livre de defeitos. Além disso, a indústria não chegou a um consenso sobre qual eletrólito sólido utilizar, dificultando a construção de uma cadeia de abastecimento.
talvez isso aconteça
Boas ideias nem sempre fazem sentido no mundo real.
carregamento sem fio
por que você está animado: Estacione seu carro, saia e carregue enquanto espera. Não é necessário plugue. O carregamento sem fio pode ser o auge da conveniência, e algumas montadoras dizem que isso está chegando. Por exemplo Porsche Mostrando o protótipoplanejamos lançar o produto real no próximo ano.
por que é difícil: O problema é que a tecnologia subjacente aos carregadores que usamos atualmente é totalmente funcional e muito mais barata de instalar, diz Jaswani. Ele espera que o carregamento sem fio seja eventualmente introduzido em alguns casos de uso limitado. Por exemplo, pode haver a possibilidade de carregar ao longo de todo o percurso se o autocarro parar numa plataforma de carregamento. Mas a tecnologia pode nunca se tornar verdadeiramente popular, diz ele.
