Carregar uma bateria de carro em 5 minutos? Esse é o plano
Anna Tomaszewska, engenheira química do Imperial College de Londres que recentemente co-autor de um artigo de revisão sobre baterias de íon-lítio de carregamento rápido, diz que uma solução possível para o revestimento de lítio é adicionar silício ao ânodo. O silício é barato, abundante e pode alterar a estrutura de cristal do ânodo de maneira a tornar menos provável a galvanização com lítio. "O silício tem sido particularmente popular entre os fabricantes porque também pode melhorar a capacidade de energia da bateria", acrescenta Tomaszewska.
De fato, muitas empresas, incluindo a Tesla, adicionaram silício ou óxido de silício aos ânodos de grafite para extrair um pouco mais de energia de suas células de íons de lítio. Mas a Enevate, uma empresa de armazenamento de energia com sede no sul da Califórnia, quer tirar a grafite de cena. Nos últimos 15 anos, a empresa aperfeiçoou um XFC, ou bateria de íon-lítio de carregamento extremamente rápido, com um ânodo de silício puro.
No início deste ano, os pesquisadores da empresa anunciaram que sua última geração de baterias poderia ser carregada em 75% em apenas cinco minutos – sem sacrificar a densidade de energia. "Podemos ter uma carga rápida sem perder a densidade de energia, porque estamos usando uma abordagem barata de silício puro", diz Ben Park, fundador e diretor de tecnologia da Enevate.
As empresas de baterias são conhecidas por anunciar avanços de desempenho em células experimentais que nunca chegam ao mercado. Mas o que diferencia a tecnologia da Enevate, de acordo com Jarvis Tou, vice-presidente executivo da empresa, é que seu material ânodo pode ser facilmente integrado aos processos de fabricação de baterias existentes. Tou diz que o Enevate já está em negociações com os fabricantes de íons de lítio para começar a integrar o ânodo do Enevate em baterias comerciais. As primeiras aplicações para as baterias de carga rápida serão para ferramentas elétricas, mas a Enevate está trabalhando com os fabricantes de automóveis para incluí-las nos veículos elétricos desde 2024.
Outras empresas também estão correndo para levar as químicas de ânodo de carga rápida ao mercado. A StoreDot, uma empresa israelense de armazenamento de energia, está desenvolvendo uma bateria EV que eles esperam que carregue em menos de 10 minutos. E no mês passado, pesquisadores da startup inglesa de baterias Echion alegaram ter construído uma bateria de íon de lítio que pode carregar em apenas seis minutos usando um ânodo feito de óxido de nióbio misto que é nanoengenharia para transportar com eficiência os íons de lítio. "Projetamos o material para ter uma estrutura de cristal específica", diz Jean de la Verpilliére, CEO e fundador da Echion. "Você pode pensar nisso como esses pequenos túneis em escala molecular que permitem que os íons de lítio viajem muito rapidamente para o ânodo."
Essas baterias XFC personalizadas ainda não foram lançadas no laboratório e no mundo real. Produzir baterias de íons de lítio em escala é um desafio, e os fabricantes precisam ser persuadidos a adicionar novos materiais em suas linhas de montagem. É por isso que empresas como Echion e Enevate priorizaram o desenvolvimento de materiais ânodos que podem ser "descartados" nos processos de produção de baterias existentes. Ambos dizem que estão conversando com os fabricantes de baterias para integrar seu material ânodo em células comerciais. "Não estamos tentando reinventar a roda", acrescenta de la Verpilliére. "Ir da descoberta do laboratório para um produto é difícil, mas não é magia negra".
Mas construir uma bateria XFC barata talvez não exija novas químicas de ânodo. Na NREL, Keyser e seus colegas estão focados na otimização de ânodos de grafite, que já são amplamente utilizados em veículos elétricos. Keyser diz que a equipe usa modelos de computador para otimizar as rotas que os íons de lítio percorrem enquanto se movem através de um ânodo e influenciar essa rota manipulando o tamanho e a forma das partículas de grafite.
É difícil implementar estruturas de ânodo de nanoengenharia em escala, mas a equipe de Keyser também está explorando soluções para baterias XFC que não envolvem a modificação da estrutura ou da química de um ânodo de bateria. Por exemplo, algoritmos inteligentes podem ser implementados nas estações de carregamento para garantir que a bateria nunca fique sobrecarregada por energia durante o carregamento, o que pode levar ao revestimento de lítio. Tesla já faz isso, até certo ponto. Suas estações de carregamento e carros se comunicam para que a estação de carregamento ofereça a quantidade certa de energia para a idade e a marca do carro sendo recarregado.