As células de estado sólido podem tornar os EUA competitivos em baterias novamente: CEO
As empresas americanas podem estar tentando alcançar os gigantes asiáticos no setor de baterias, mas as baterias de estado sólido podem dar aos EUA outra chance de se tornarem competitivos. É o que afirma o CEO da Solid Power, empresa especializada em eletrólitos sólidos com sede no Colorado.
A Solid Power faz parte de uma onda de startups americanas de baterias — incluindo a QuantumScape, sediada na Califórnia, e a Factorial, de Massachusetts — que competem para comercializar baterias de estado sólido.
Os cientistas especializados em baterias acreditam, em geral, que as células de estado sólido podem proporcionar maior autonomia para veículos elétricos, tempos de carregamento mais rápidos e eliminar os riscos de incêndio em comparação com as atuais baterias de íon de lítio.
Mas a tecnologia se mostrou extremamente difícil de fabricar em escala sem defeitos. Quem acompanha essa corrida sabe que a tecnologia já foi considerada “à porta” por anos.
Bateria totalmente de estado sólido da Samsung SDI
Foto por: Samsung
A Solid Power, no entanto, acredita que a espera acabará valendo a pena. A empresa espera que as baterias de estado sólido cheguem a alguns veículos elétricos de alta gama até o final desta década, com adoção mais ampla a partir do início dos anos 2030.
Ela também obteve uma doação de 50 milhões de dólares do Departamento de Energia dos EUA em 2024, nos termos da Lei de Infraestrutura Bipartidária, para apoiar seus esforços de desenvolvimento.
Diferentemente de alguns de seus concorrentes, a Solid Power não está tentando criar uma bateria inteira. Ela se especializa em um ingrediente crucial: o eletrólito, que facilita o movimento dos íons de lítio entre os eletrodos.
Nas baterias de íon de lítio, o eletrólito costuma ser um químico líquido inflamável. Nas baterias de estado sólido, as empresas estão se direcionando principalmente para três tipos diferentes de eletrólitos sólidos: polímeros, óxidos e sulfetos.
A Solid Power está apostando na terceira opção. O presidente e CEO John Van Scoter disse à InsideEVs, em uma entrevista, que seu design de eletrólito sólido flexível baseado em sulfeto pode ajudar os fabricantes de baterias estabelecidos a incorporar essa tecnologia em seus processos de produção existentes, dando aos EUA uma chance de voltar a ser competitivos no setor de baterias.
“Todas as baterias de estado sólido podem ser a maneira pela qual [os EUA] poderão voltar a ser competitivos na indústria de baterias”, afirmou Van Scoter.
A empresa deu um passo em direção a esse objetivo no mês passado com a colocação em operação de sua linha de produção piloto Mobius em sua fábrica em Thornton, Colorado. Qual é o objetivo? Fabricar e vender eletrólitos a partir dessa fábrica para algumas das maiores empresas do setor automotivo e de baterias.
A empresa já está trabalhando com a Ford, BMW, Samsung SDI, SK ON e outras empresas cujos nomes ainda não foram divulgados publicamente. Em vez de construir baterias completas por conta própria, a Solid Power afirmou que os fabricantes de baterias podem integrar seu eletrólito aos seus próprios projetos de células, testar os resultados e colaborar para aperfeiçoar a tecnologia antes da produção em larga escala.
Van Scoter disse que a empresa concluiu seus acordos de desenvolvimento conjunto com a Ford e a BMW. Seu foco agora está se voltando para o trabalho com os principais fabricantes de baterias, a fim de descobrir como escalar a produção.
Espera-se que a linha piloto de Mobius entre em operação até o final do ano, aumentando a capacidade de produção anual de eletrólito sólido em 45 toneladas métricas. Juntamente com suas instalações existentes, isso elevaria a capacidade total da linha piloto para 75 toneladas métricas por ano.
Então, o que tudo isso significa em termos de desempenho? Quando combinado com um ânodo de silicone e um cátodo de níquel-manganês-cobalto (NMC), o eletrólito sulfuroso da Solid Power pode aumentar a densidade energética de uma célula para 390 watt-hora por quilograma e durar mais de 1.000 ciclos. (Baterias NMC modernas com eletrólitos líquidos normalmente oferecem entre 250 e 280 Wh/kg.)
Com um ânodo de metal de lítio, essa densidade energética pode chegar a 440 Wh/kg, afirmou a empresa, quase o dobro da média das baterias de íon de lítio atuais. No entanto, esses são apenas números teóricos. A densidade energética final dependerá do fabricante da bateria que produzir a célula real.
“Nós criamos o mecanismo que permite que a célula funcione”, disse Van Scoter. “Mas são as características do design da célula que determinam a densidade energética, a vida útil em ciclos e todos os outros atributos importantes.”
Outra grande vantagem é que a empresa acredita que sua tecnologia não requer fábricas completamente novas nem reestruturações dispendiosas.
“Podemos utilizar equipamentos padrão de produção de [baterias de íon de lítio] para fabricar todas as células de estado sólido”, disse Van Scoter.
É claro que as baterias de estado sólido ainda enfrentam alguns problemas conhecidos a serem resolvidos. Um deles é a formação de dendritos. Trata-se de estruturas minúsculas, semelhantes a agulhas, feitas de lítio que podem crescer dentro da célula, causando potencialmente curtos-circuitos e perda de capacidade. Van Scoter afirmou que a Solid Power investiu muito esforço de engenharia para resolver esse problema.
A empresa também não está começando do zero com os fabricantes de automóveis. No ano passado, a BMW divulgou imagens de um protótipo do i7 equipado com uma bateria de estado sólido que utiliza o ânodo de silício desenvolvido pela Solid Power.
Protótipo de bateria de estado sólido do BMW i7
Foto por: BMW
BMW, Samsung SDI e Solid Power também firmaram um acordo tripartite para desenvolver a tecnologia visando sua comercialização. A Samsung SDI será responsável pela fabricação das células, a BMW desenvolverá os módulos e pacotes de baterias, e a Solid Power fornecerá o eletrólito sólido. O prazo exato em que veremos os resultados dessa parceria ainda não está claro.
Outras startups americanas de estado sólido adotam uma abordagem mais verticalmente integrada, desenvolvendo as próprias células. A QuantumScape, por exemplo, está trabalhando com Volkswagen, Honda e outras montadoras para comercializar sua tecnologia. Enquanto isso, a Mercedes-Benz e a Stellantis já começaram a testar veículos protótipos equipados com as células de estado sólido da Factorial.
No entanto, a Solid Power acredita que a tecnologia pode amadurecer primeiro em aplicações de defesa, drones e robôs humanóides.
“Os ciclos de qualificação são mais curtos e a vida útil da plataforma é muito mais rápida”, disse Van Scoter sobre drones e robôs.
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De qualquer forma, as montadoras e empresas de baterias dos EUA não aproveitaram completamente o boom das baterias de íon de lítio, deixando isso para os gigantes asiáticos. Se eles conseguirão levar as baterias de estado sólido até o fim primeiro é algo que só o tempo dirá.
Contate o autor: suvrat.kothari@insideevs.com
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