O que vem depois das baterias de iões de lítio?
Desde a sua invenção na década de 1990, as baterias de iões de lítio tornaram-se cada vez mais populares devido ao seu peso relativamente leve, tamanho compacto, longa vida útil e elevada densidade de energia.

Essencialmente, uma célula de iões de lítio consiste tipicamente num ânodo de grafite e num cátodo de óxido estratificado revestido sobre coletores de corrente, separados por um separador embebido em eletrólito orgânico líquido. Acondicionadas em formatos de bolsa, prismáticos ou cilíndricos, constituem a base dos conjuntos de baterias de iões de lítio. O seu desempenho comparativamente elevado, o baixo custo e a ampla disponibilidade fazem das baterias de iões de lítio uma tecnologia de armazenamento de energia preeminente para muitas aplicações, desde dispositivos eletrónicos e veículos elétricos (VEs) até grandes sistemas estacionários de armazenamento de energia. Assim, para a maioria das aplicações, é improvável que as baterias de iões de lítio sejam substituídas de alguma forma nos próximos dez anos. No entanto, devido a limitações de desempenho e considerações ambientais e da cadeia de abastecimento, o desenvolvimento e a inovação continuam para a próxima geração de tecnologias de baterias.

Tanto as tecnologias avançadas de iões de lítio como as alternativas têm atraído uma enorme atenção. Entre estas, as baterias de estado sólido, baseadas em inovações em eletrólitos de estado sólido, têm gerado um crescente debate e investimentos contínuos. Como inovação no eletrólito, as baterias de estado sólido também podem incorporar outras inovações, tais como lítio metálico, ânodos de silício, cátodos de alta tensão, novos designs de células, fabrico a seco e muito mais.

Mudança de foco:
Têm sido divulgados inúmeros comunicados de imprensa sobre os avanços nas baterias de estado sólido e protótipos de veículos elétricos equipados com estas baterias. Parece que o foco principal das baterias de estado sólido estará nas células. No entanto, isto representará apenas uma parte do foco futuro. A IDTechEx observou que o foco do desenvolvimento mudou do desenvolvimento de materiais e demonstração de células para a validação de células e o design de sistemas. Exemplos disso incluem o design célula-pacote (CTP) e os sistemas de gestão térmica.

O conceito CTP não é novo e pode ser encontrado em projetos baseados em baterias de iões de lítio, como a bateria Blade da BYD e os projetos CTP da CATL. O conceito CTP ganhará mais importância devido à maior segurança das células das baterias de estado sólido. Esta segurança traduz-se em projetos de baterias mais flexíveis e num menor número de componentes eletrónicos utilizados em módulos e baterias. Por exemplo, o design bipolar permite uma embalagem mais compacta e uma maior densidade de energia. As primeiras gerações de baterias de estado sólido podem não estar equipadas com um cátodo de alta tensão e alta capacidade e um ânodo de lítio metálico, resultando em densidades de energia mais baixas do que as baterias de iões de lítio comerciais. Os custos iniciais das baterias de estado sólido também deverão ser mais elevados do que os das suas congéneres de iões de lítio. No entanto, com uma maior densidade de energia ao nível da bateria, um design flexível e menos materiais/componentes utilizados, as baterias de estado sólido podem ser comparáveis ​​ou até melhores do que as baterias de iões de lítio.

Em relação aos sistemas de gestão térmica, estes continuam a ser essenciais para as baterias de estado sólido. As baterias de estado sólido operam dentro de uma gama de funcionamento segura diferente; portanto, a temperatura ideal de funcionamento para as baterias de estado sólido pode diferir da das baterias de iões de lítio. Combinados com um design de célula inovador, os sistemas de gestão térmica e de proteção mecânica podem ser integrados no design de sistemas de baterias de estado sólido.

Além disso, estão a ser dedicados esforços crescentes a aspetos que também são importantes para o marketing, como a criação de uma cadeia de abastecimento e a melhoria da produção.

Híbrido agora, estado sólido no futuro

A bateria de estado sólido à base de polímeros já foi comercializada e utilizada em veículos, como o eCitaro da Daimler. Outras tecnologias estão continuamente a testar os seus protótipos para fabricantes de equipamento original.

No entanto, a maioria das baterias de estado sólido disponíveis comercialmente, e as que estarão disponíveis em breve, são baterias híbridas, o que significa que podem conter uma pequena quantidade de líquido ou gel. Em rigor, nem todas são baterias de estado sólido. Na perspetiva do utilizador final, a tecnologia utilizada é irrelevante; desde que as baterias ofereçam o desempenho necessário, são aceitáveis. Mesmo as baterias híbridas de estado sólido podem oferecer um melhor desempenho e podem ser uma boa opção de transição.

À medida que as tecnologias amadurecem, a transição para baterias totalmente de estado sólido pode ocorrer sem problemas.