Os sistemas de baterias serão 40% mais baratos até 2035 #ÚltimasNotícias #Alemanha

A célula da bateria é o coração da eletromobilidade. Foi o que disse Michael Steiner, Diretor de Pesquisa do Grupo Volkswagen, no Simpósio Internacional de Motores deste ano, em Viena. Espera-se que se torne significativamente mais barato, nomeadamente até 40 por cento, até 2035. Ao mesmo tempo, os clientes esperam melhorias no carregamento rápido, durabilidade, autonomia, reciclagem, sustentabilidade e segurança.

O Grupo VW vê a padronização como uma solução. “Os sistemas de bateria representam cerca de 40 por cento dos custos do veículo. É por isso que é um ponto central padronizar todo o conteúdo de um sistema de bateria, a fim de reduzir a complexidade e manter os custos sob controle”, acrescentou Marcel, especialista em baterias da VW. Hollweg.

A estratégia de padronização da VW estende-se desde o design, passando pela produção, até à reciclagem dos componentes da bateria. “Iremos implementar cerca de 80% do volume do Grupo VW com a célula unitária padronizada no futuro”, disse o gerente de desenvolvimento Arno Perner no simpósio internacional. Todos são prismáticos, projetados para 400 ou 800 volts.

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Dr. Michsel Steiner no Vienna Motor Symposium 2024 (Fonte: ÖVK/Ranger)

A VW permanece flexível quando se trata de química celular. O espectro varia de células de íon de sódio baratas a células LFP com até 450 watts-hora por litro e células NMC com até 700 Wh/l até células de estado sólido de alto desempenho com até 1.000 watts-hora por litro. Até 2030, a VW pretende gerar ela própria cerca de 50% (cerca de 200 gigawatts-hora) destas células padrão. De acordo com a VW, 95% de todas as células de bateria em todo o mundo vêm atualmente da Ásia.

Alcance de 800 quilômetros?

Na promissora célula de estado sólido, o eletrólito líquido é substituído por eletrólitos semissólidos (semelhantes a gel) ou sólidos. Permitem densidades de energia mais elevadas (mais de 400 watts-hora por quilograma) do que as atuais baterias de lítio, ao mesmo tempo que proporcionam maior segurança (menos risco de incêndio) e carregamento mais rápido. Um alcance de 800 quilômetros deverá ser possível no futuro. Segundo Fabian Duffner, especialista em baterias da Porsche Consulting, os pioneiros no desenvolvimento são Japão, Coreia do Sul, China e EUA.

No entanto, a industrialização desta tecnologia está associada a numerosos obstáculos técnicos e financeiros. Outra desvantagem: “Uma bateria de estado sólido requer significativamente mais lítio por quilowatt-hora do que uma bateria convencional de íons de lítio”, disse Duffner. Está, portanto, muito mais dependente do preço do lítio, que tem oscilado entre 8.000 e 70.000 euros por tonelada nos últimos anos.

No entanto, Duffner vê o potencial de mercado para baterias de estado sólido em cerca de 60% de uma necessidade estimada de bateria de 7,7 terawatts-hora até 2035. Além disso, as baterias convencionais de lítio continuarão a existir. No segmento de massa sensível ao custo, as baterias de fosfato de ferro-lítio são amplamente utilizadas tanto em caminhões quanto em carros.

Com 400 watts-hora por litro, longa vida útil, baixos custos, mas um alcance relativamente modesto, eles oferecem um bom compromisso, disse Geon Seog Son, especialista em materiais de bateria da Umicore na Coréia, em sua apresentação. De acordo com Son, as células de íons de sódio, ainda mais baratas, mas também mais seguras, só estão disponíveis “em um segmento muito pequeno na China. Mas elas irão se expandir”.

Novos materiais para ânodos e cátodos

A empresa belga Umicore não é apenas um parceiro importante da VW no caminho para melhores células de bateria. É um dos principais fornecedores mundiais de materiais catódicos e anódicos. “O cátodo sozinho é responsável por cerca de 50% dos custos”, disse Son. Ele também é responsável por cerca de 60% da pegada de CO2 de uma bateria.

Os novos materiais destinam-se a reduzir os custos e as emissões de CO2 e a melhorar a reciclabilidade das células das baterias. Além disso, uma substituição parcial de grafite por silício nos ânodos pode reduzir a atual elevada dependência de abastecimento da China. No entanto, no que diz respeito ao cátodo, a Umicore está trabalhando, entre outras coisas, na substituição do cobalto pelo manganês, mais barato.

O gerenciamento térmico é particularmente importante quando se trata de carregamento rápido e seguro e vida útil da bateria. Segundo a Shell, o carregamento rápido pode gerar até 20 quilowatts de energia térmica na bateria. Ao lidar com essa energia térmica, a Shell utiliza sua longa experiência com líquidos de resfriamento para transformadores ou grandes data centers.

Segundo Volker Null, os testes com o gerenciamento térmico imersivo da Shell mostraram vantagens claras em termos de risco de incêndio e danos de envelhecimento causados ​​pelo carregamento rápido. O lançamento ocorreu na classe de luxo, por exemplo no Mercedes-AMG GT 63 SE ou no McLaren Speedtail Hybrid.

Mas mesmo no segmento de massa, o resfriamento líquido aprimorado, como dutos de resfriamento flexíveis (Flex Cooler), pode trazer grandes benefícios para o cliente em termos de alcance, capacidade de carregamento rápido e vida útil da bateria, como Stefan Gaigg, Diretor Geral da Miba Battery Systems na Alta Áustria, mostrou.

225 toneladas de terra para uma bateria

O equilíbrio ambiental global, por outro lado, depende fortemente da taxa de reciclagem dos materiais das baterias. Atualmente, a pegada de carbono dos veículos elétricos a bateria em produção pode ser duas a três vezes maior do que aqueles com motores de combustão, disse André Ferrarese, chefe de pesquisa e desenvolvimento da fornecedora brasileira de veículos Tupy. Uma bateria requer cerca de 26.000 litros de água e até 225 toneladas de terra devem ser movimentadas.

A Tupy, em conjunto com a Universidade de São Paulo, desenvolveu um processo de reciclagem hidrometalúrgica que permite taxas de recuperação superiores a 95%, inclusive para o lítio. A pureza dos materiais é superior a 90%. Esses materiais reciclados reduzem a pegada de carbono das baterias em até 70% – significativamente mais do que os processos pirometalúrgicos anteriores.

A esperança é a bateria de lítio-ar

Quanto maior a taxa de reciclagem, menor a dependência da China em relação às matérias-primas e o medo de aumentos absurdos de preços, como no passado. De acordo com Fabian Duffner, da Porsche Consulting, um preço estável do lítio e uma industrialização bem-sucedida são os fatores mais importantes para baterias de estado sólido competitivas. No entanto, a grande esperança, as baterias de lítio-ar, ainda demorará muito para chegar. Deverão aproximar-se da densidade energética dos combustíveis actuais para motores de combustão interna. As baterias atuais estão muito longe disso.