Num movimento que pode ser um divisor de águas para a indústria de veículos elétricos, a Stellantis e a Zeta Energy Corp estão se unindo para desenvolver baterias de veículos elétricos de próxima geração que tenham maior alcance, mais potência, carreguem 50% mais rápido e custem menos da metade.
As baterias de iões de lítio têm sido a força motriz da revolução dos veículos eléctricos (EV) desde que a Tesla apresentou o Roadster ao mundo em 2008, que era alimentado por uma bateria de iões de lítio de 53 kWh e tinha um alcance de aproximadamente 394 quilómetros. O icônico Roadster quase dobra o alcance de 1.140 milhas (225 quilômetros) do EV de 1.140 milhas (225 quilômetros) da General Motors.
Embora o conceito de baterias de lítio-enxofre (Li-S) tenha sido proposto já na década de 1960, sua aplicação prática tem sido limitada devido a problemas como ciclo de vida curto e perda de capacidade causada pelo exclusivo "efeito de transporte de polissulfeto" das baterias de lítio-enxofre (Li-S). Quando a bateria está descarregada, o enxofre no lado do cátodo reage com o lítio para formar polissulfeto de lítio, que se difunde através do eletrólito até o ânodo, deixando depósitos. Durante o carregamento, alguns polissulfetos migrarão de volta para o cátodo, mas nem todos migrarão de volta para o ânodo, fazendo com que o desempenho da bateria se degrade rapidamente.
A Zeta, com sede no Texas, em parceria com a gigante automotiva global Stellantis, acredita ter resolvido o problema.
Avanços recentes na tecnologia de materiais e o desenvolvimento de camadas de barreira e revestimentos prendem esses polissulfetos e evitam que eles “se fechem” entre os eletrodos, abordando efetivamente o desagradável efeito do envelhecimento prematuro.
A parceria pode significar um salto em frente na tecnologia de baterias para veículos elétricos:
As baterias de lítio-enxofre são muito mais leves que as baterias de íon-lítio. A energia por quilograma de baterias de íons de lítio está geralmente entre 150-250 watts-hora (Wh/kg). As baterias de lítio-enxofre podem atingir 400-600 Wh/kg.
As baterias de lítio-enxofre podem fornecer a mesma quantidade de energia em um pacote menor, o que não significa apenas maior alcance para veículos elétricos (porque o peso da bateria é 30-50% mais leve), mas também melhor manuseio e desempenho. Quanto mais leve, melhor.
As empresas também afirmam que as velocidades de carregamento rápidas são 50% mais rápidas do que as tradicionais baterias de íons de lítio. As baterias de lítio-enxofre têm uma estrutura química mais simples e não dependem da lenta difusão de íons de lítio em materiais sólidos, como o grafite nas baterias de íons de lítio. Em vez disso, a reação entre o lítio e o enxofre ocorre de forma direta, mais rápida e direta. Além disso, operam com uma tensão mais baixa, por isso apresentam menos resistência ao carregar e absorvem energia mais rapidamente.
O resultado final é que se espera que o custo por kWh das baterias de lítio-enxofre seja menos da metade do custo das baterias de íon-lítio.
O enxofre é abundante e as baterias de lítio-enxofre da Zeta utilizam resíduos como metano e enxofre não refinado, provenientes de diversas indústrias. Além disso, eliminam materiais caros e difíceis de obter, como cobalto, grafite, manganês ou níquel, dos quais também são feitas as baterias de íons de lítio. Em comparação com a tecnologia de baterias existente, a abordagem da Zeta pode utilizar materiais locais e utilizar fábricas existentes para montar baterias, reduzindo assim as emissões de CO2.
Elas também são mais seguras do que as baterias de íon de lítio: as baterias de íon de lítio têm “enxofre” em seu nome, mas não é o mesmo que o enxofre da pólvora, dos fósforos ou dos fogos de artifício. O enxofre nas baterias de lítio-enxofre é sólido. O eletrólito nas baterias de lítio-enxofre não é tão inflamável quanto as baterias típicas de íon-lítio. O que causa incêndios na bateria geralmente é o eletrólito. No entanto, as baterias de veículos elétricos apresentam falhas, pois o uso de ânodos de metal de lítio pode representar riscos como a formação de dendritos, que pode levar a curtos-circuitos.
Mas se você já viu a bateria de um veículo elétrico pegar fogo, sabe como isso pode ser destrutivo. Quando as baterias de íon-lítio “esvaziam” ou explodem, os bombeiros muitas vezes ficam esperando que o fogo se extinga. Perfuração ou fuga térmica (geralmente devido a sobrecarga) pode causar uma reação em cadeia que gera grandes quantidades de calor em baterias de íons de lítio. Como a reação química do enxofre é menos exotérmica, as baterias de lítio-enxofre são menos propensas a essa condição. Sem ingredientes como cobalto e níquel para a combustão, as baterias de lítio-enxofre são consideradas mais seguras do que as baterias que alimentam carros elétricos modernos, laptops, celulares e muito mais.
A Stellantis pretende lançar veículos elétricos com lítio-enxofre até 2030, uma colaboração que poderá redefinir a forma como pensamos sobre os veículos elétricos.