Pesquisador da Tesla demonstra bateria de 100 anos e 4 milhões de milhas

Uma das maiores preocupações sobre os EVs é que as baterias precisarão ser substituídas depois de alguns anos, com grandes custos. Afinal, é provável que a bateria do seu smartphone tenha visto dias melhores em menos de três anos. Mas um pesquisador da Tesla está se preparando para colocar essa ideia em prática de uma vez por todas, depois de demonstrar baterias que podem sobreviver à maioria dos seres humanos.

Os entusiastas da Tesla provavelmente já ouviram falar de Jeff Dahn. Ele é professor da Dalhousie University e é parceiro de pesquisa da Tesla desde 2016. Seu foco tem sido aumentar a densidade de energia e a vida útil das baterias de íons de lítio, além de reduzir seu custo. Dahn parece ter atingido a carga principal junto com colegas de sua equipe de pesquisa. Dentro artigo publicado no Journal of the Electrochemical Society, o grupo afirma ter criado um design de bateria que poderia durar 100 anos nas condições certas.

O artigo de Dahn contrasta células baseadas na química de Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 (“NMC 532”) com LiFePO4. O último é a química “Lithium Iron Phosphate” (também conhecida como LFP) que a Tesla está usando atualmente em carros Model 3 padrão fabricados na China importados para a Europa. A química LFP tem menor densidade de energia do que as alternativas de íons de lítio mais difundidas, mas é mais barata, mais durável e supostamente mais segura também. O LFP pode durar até 12,000 ciclos de carga e descarga, portanto, vencê-lo nesse aspecto não é tarefa fácil. As células NMC 532 de Dahn não mostraram perda de capacidade após quase 2,000 ciclos. O artigo extrapola isso para implicar uma vida útil de 100 anos (eles obviamente não estão testando a bateria por tanto tempo).

Dahn também apresentou uma palestra em março no seminário internacional de baterias em Orlando, Flórida, onde falou sobre uma “bateria de 4 milhões de milhas”. Isso incluiu algumas das descobertas do artigo, antes de seu lançamento neste mês. Dahn tinha prometeu anteriormente a “bateria de um milhão de milhas”, e vem testando células com base em sua química ajustada desde outubro de 2017. Aparentemente, elas estão se fortalecendo e após 4.5 anos de ciclagem contínua à temperatura ambiente, elas viram apenas 5% de degradação. Isso significaria que eles poderiam alimentar um EV por 4 milhões de milhas antes de precisar ser substituído.

Parte das razões para a longevidade é a mudança de cátodos policristalinos para monocristalinos, que não se decompõem tão rapidamente durante o ciclo de carga-descarga. A química NMC 532 Dahn está usando contrastes com a química NMC 811 atualmente empregada pela LG Chem, que tem oito partes de níquel em seus cátodos para cada parte de manganês e cobalto. No ano passado, o Tesla Model Y mudou do NMC 811 para as células químicas NCMA da LG Chem, também conhecidas como “alto níquel”. Estes são caros em comparação com o LFP ou o NMC 811, mas oferecem a densidade mais alta para o alcance mais longo. A química da NCMA usa níquel, cobalto, manganês e alumínio para seus cátodos, mas a maioria é níquel (89%).

A química NMC 532 que Dahn vem testando promete outro salto na tecnologia de baterias. No entanto, os carros não precisam durar 100 anos e também não precisam percorrer 4 milhões de milhas. Considerando que a idade média do veículo nos EUA é de 12 anos fazendo 14,000 milhas por ano, a distância média percorrida por um carro americano é de 168,000 milhas, e na Europa é muito menor. Então, na realidade, baterias com durabilidade de 4 milhões de milhas permitirão aplicações como veículo para rede, o que aumentará a taxa de ciclo de carga-descarga. Mas é mais provável que sejam mais úteis para armazenamento de energia estática em casas e para capacidade de buffer de rede de um fornecimento intermitente de energia renovável.

Os entusiastas do hidrogênio costumam argumentar que as baterias são apenas um substituto até que os veículos elétricos a célula de combustível e os sistemas de armazenamento de hidrogênio atinjam o mainstream. Mas com todo o desenvolvimento ocorrendo na tecnologia de baterias, o hidrogênio provavelmente será muito pouco, muito tarde quando chegar em volume para transporte. Tecnologias como as que Dahn está trabalhando, juntamente com desenvolvimentos de enxofre de lítio, como de Theion e tecnologia de carregamento ultra-rápido, como StoreDot's, significará que em apenas alguns anos as baterias resolverão todos os problemas que se colocam contra elas.