À medida que os fornecedores de materiais tentam capitalizar o mercado de veículos elétricos em rápido crescimento, quais são algumas das oportunidades que estão a surgir com a contínua redução da intensidade de materiais?
Desde 2015, a intensidade de material da bateria (excluindo as células) diminuiu mais de 50% por kWh. Este é um dos motivos pelos quais as baterias LFP estão a regressar em força. A menor densidade de energia das LFP é parcialmente compensada pela maior eficiência de empacotamento que os fabricantes de baterias e de equipamento original (OEMs) conseguem alcançar. Um bom exemplo disso é a bateria Blade da BYD, na qual as células Blade LFP de formato alongado ocupam toda a largura da bateria e são empilhadas diretamente, célula a célula. Esta abordagem melhora significativamente a relação célula/bateria, no caso da BYD, de aproximadamente 40% para 60% (volumetricamente).
Apesar da redução da quantidade de materiais por veículo, vários materiais continuarão a ser essenciais, uma vez que conferem uma funcionalidade básica ao conjunto. Com o rápido crescimento do mercado de veículos elétricos, a procura por estes materiais continuará a aumentar, mesmo com a menor utilização por veículo. Exemplos destes materiais incluem o chassis, os componentes de gestão térmica (placas frias, mangueiras de refrigeração, entre outros), a proteção contra incêndios, os barramentos, o isolamento elétrico e outros materiais intercelulares.
A chave para todos estes materiais é a redução de peso e de custos. Mas, para todos os materiais intercelulares, a multifuncionalidade está a tornar-se cada vez mais importante. À medida que os materiais auxiliares e a estrutura da embalagem são reduzidos, os materiais intercelulares têm de desempenhar mais funções. Enquanto antes era comum aplicar múltiplas camadas de materiais para proporcionar isolamento térmico e elétrico, resistência à compressão e proteção contra incêndios, os novos materiais terão de proporcionar várias destas funções. Embora possam ter um custo individual mais elevado, poderiam substituir muitos outros materiais, simplificando o fabrico e reduzindo o custo total do sistema.
A carcaça da bateria (ou tabuleiro, tampa, estrutura, etc.) será sempre um componente essencial do conjunto de baterias, mesmo com a sua crescente integração no veículo. Neste caso, os metais são a escolha mais comum, sendo o aço frequentemente utilizado para suporte estrutural e o alumínio devido à sua leveza. O mercado automóvel possui uma vasta experiência na fabricação e aplicação destes materiais. No entanto, existe um interesse crescente em componentes compostos ou poliméricos para reduzir o peso, criar geometrias mais específicas e oferecer funcionalidades adicionais. A IDTechEx estima que uma carcaça composta, sem alterações estruturais, poderá aumentar a densidade energética de uma bateria até 7% (melhorias adicionais são possíveis com projetos personalizados). Embora este valor possa parecer pequeno, à medida que os ganhos em densidade energética começam a diminuir, qualquer pequena alteração é significativa.
As carcaças de baterias em compósito estão a tornar-se cada vez mais comuns, como exemplificado no Mustang Mach-E e na Ford F-150 Lightning. Existem certamente desafios, como a blindagem contra a interferência eletromagnética, a resistência ao fogo e a superação da dependência dos metais. No entanto, todas estas questões são controláveis, e a IDTechEx prevê um crescimento de 19 vezes na utilização de materiais compósitos/polímeros para carcaças. Uma caixa de bateria totalmente em polímero é possível, embora talvez ambiciosa no mercado atual, mas a substituição de componentes individuais da estrutura da bateria por polímeros resistentes às chamas é, sem dúvida, uma excelente oportunidade para os fornecedores no mercado de veículos elétricos.
A IDTechEx publicou recentemente um novo relatório, "Materiais para Células e Conjuntos de Baterias de Veículos Elétricos 2023-2033", que analisa as exigências históricas e futuras de materiais, tendo em conta 16 categorias de materiais para células e 11 para embalagens.
