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Recentemente, a tecnologia de baterias de estado sólido tem sido apontada como um potencial divisor de águas para a indústria de veículos elétricos. A tecnologia oferece melhor armazenamento de energia, capacidade de carregamento mais rápido e maior segurança em relação às baterias tradicionais de íons de lítio. Isto levou inúmeras empresas a trabalhar incansavelmente para desbloquear todo o seu potencial. A tecnologia de bateria de estado sólido emprega eletrodos sólidos e um eletrólito sólido, no lugar dos eletrólitos líquidos encontrados nas baterias de íon-lítio.
Este design minimiza vazamentos e fugas térmicas, garantindo que as baterias sejam mais seguras e estáveis. Como resultado, existe um potencial para maior densidade de energia, fazendo com que armazenem mais energia em um pacote reduzido. Empresas como a Toyota e a Volkswagen estão impulsionando a pesquisa de baterias de estado sólido. A Volkswagen está a utilizar uma parceria estratégica com a QuantumScape para construir a tecnologia, enquanto a Toyota pretende lançar EVs com baterias de estado sólido já em meados da década de 2020. A QuantumScape, solidamente apoiada pela Volkswagen, está desenvolvendo a tecnologia de baterias de estado sólido para veículos elétricos.
A tecnologia de estado sólido trará implicações significativas para o movimento EV. O seu melhor armazenamento de energia e carregamento mais rápido produziriam autonomias mais longas e tempos de espera mais curtos durante o carregamento para potenciais compradores de veículos elétricos. A maior segurança das baterias também aliviará as apreensões dos consumidores, estimulando a adoção de VE. A tecnologia de baterias de estado sólido tornará os VEs mais práticos e eficientes e remodelará um futuro sustentável.
1 Toyota
A Toyota Motor Corporation sempre foi conhecida pelo seu compromisso com a inovação e continuou a liderar a maioria dos desenvolvimentos automóveis no século XXI, mais recentemente a tecnologia de baterias de estado sólido. A empresa está a trabalhar para trazer baterias de estado sólido ao mercado já em meados da década de 2020, o que será um marco significativo na indústria de veículos elétricos. A empresa trabalha nesta tecnologia desde 2012 e criou uma equipe de mais de 200 engenheiros dedicados e, como resultado, tem mais de 1.000 patentes de baterias de estado sólido.
O objetivo da Toyota é colocar suas baterias de estado sólido em seus veículos híbridos primeiro, antes de suas ofertas totalmente elétricas. A Toyota tem como meta cerca de 700 quilômetros (435 milhas) de autonomia com carga total, o que parece ser a principal vantagem da tecnologia de estado sólido em relação às tradicionais baterias de íons de lítio.
2 Volkswagen
Volkswagen tem parceria com QuantumScape, que é uma das pioneiras na pesquisa de baterias de estado sólido, para desenvolver baterias de alta densidade energética para VEs. Em 2018, a Volkswagen investiu inicialmente US$ 100 milhões no QuantumScape para mostrar sua dedicação em expandir os limites da tecnologia de baterias EV. Em 2020, a Volkswagen investiu mais US$ 200 milhões no QuantumScape para acelerar o trabalho conjunto. A QuantumScape afirmou que suas baterias de estado sólido poderiam viajar 80% mais longe do que as baterias tradicionais e poderiam reter 80% mais carga.
No final de 2022, a QuantumScape já havia começado a testar suas células de bateria de estado sólido. Entretanto, a Volkswagen também está a trabalhar com outras empresas em tecnologia de estado sólido e outras tecnologias de baterias, como o processo de revestimento a seco de eléctrodos, um substituto para a tecnologia de baterias de estado sólido que estão previstas para produção em massa até 2030.
3 Panasonic
Prime Planet Energy & Solutions, Inc. é uma joint venture formada pela parceria entre Toyota e Panasonic em 2020 com o objetivo de produzir soluções de baterias econômicas e de alta capacidade. Enquanto a Toyota possui mais de 1.000 patentes relacionadas à tecnologia de baterias de estado sólido, a Panasonic possui 445 patentes. Durante anos, a Panasonic esteve na vanguarda do desenvolvimento de tecnologia de baterias e, mais recentemente, na pesquisa de tecnologia de baterias de estado sólido, para revolucionar o cenário de armazenamento de energia. A mudança para baterias de estado sólido visa eliminar o risco de vazamento, incêndio e explosão geralmente associado a eletrólitos líquidos.
Embora a Panasonic não tenha fornecido um cronograma específico para a tecnologia, a empresa está investindo ativamente em pesquisa e desenvolvimento para avançá-la. Uma parceria estratégica com fabricantes de automóveis como Toyota, Tesla e Ford cria um caminho claro para revolucionar a indústria quando a tecnologia de estado sólido chegar ao mercado.
4 Pequim WeLion Nova Tecnologia Energética
A parceria da Nio com o fabricante de baterias WeLion produziu células de bateria de estado semi-sólido para seus futuros veículos totalmente elétricos. As baterias de estado semissólido combinam um material eletrolítico sólido com os eletrólitos de gel dentro das baterias de íon-lítio. A WeLion entregou células de bateria de estado sólido de 150 kWh para a Nio, que serão usadas no novo veículo elétrico Nio ET7.
A bateria do sedã, que deverá ser um rival direto dos sedãs Tesla Model S e Mercedes EQS, é anunciada como tendo autonomia de 1.000 quilômetros/621 milhas na escala CLTC, que tradicionalmente se traduz em aproximadamente 740 quilômetros/ 460 milhas na escala EPA. Também será usado no SUV Nio ES6 para produzir 930 quilômetros/578 milhas na escala CLTC (aproximadamente 689 quilômetros/428 milhas na escala EPA).
5 Contemporânea Amperex Technology Co. Limited (CATL)
Em abril de 2023, a CATL lançou uma nova célula de bateria condensada, uma forma de tecnologia de bateria de estado sólido, voltada especificamente para o novo movimento de eletrificação de aeronaves de passageiros. Esta célula de bateria tem uma densidade de energia de até 500 Wh/kg. Em comparação, a nova célula de bateria Tesla 4680 tem uma densidade de energia de 244 Wh/kg. Isso significa que essas novas células podem armazenar aproximadamente o dobro da carga encontrada nas células convencionais de bateria de íons de lítio.
Esta célula também possui uma densidade de energia maior do que a bateria Qilin da CATL, que é composta de células de bateria prismáticas de íons de lítio, e possui uma densidade de energia de 255 Wh/kg. Esta bateria está disponível no Zeekr-001 EV da Geely, com autonomia total de até 641 milhas na escala CLTC. As células de bateria condensadas da CATL quase dobrarão isso.
6 Honda
Tal como alguns outros fabricantes de automóveis tradicionais, a Honda tem como objetivo a neutralidade de carbono até 2050. Para tal, tem procurado tecnologia de baterias de estado sólido com parcerias com empresas como General Motors e Sony. Além disso, a Honda está investindo cerca de 43 bilhões de ienes (aproximadamente US$ 295 milhões) na construção de uma linha de produção em Sakura, no Japão, para acelerar sua visão de trazer células de bateria de estado sólido para veículos elétricos em 2028.
A maior desvantagem da tecnologia de baterias de estado sólido tem sido a presença de dendritos que ameaçam a integridade das células. A Honda tem trabalhado em novas pesquisas para resolver o problema dos dendritos. Isto abrirá caminho para que a Honda consiga atingir a meta de 2 milhões de veículos elétricos a bateria por ano até 2030.
7 Nissan
A Nissan está confiante de que a sua investigação produzirá um veículo de produção movido a bateria de estado sólido até 2028. Para este fim, A Nissan está trabalhando na abertura de uma fábrica de produção de protótipos para células de estado sólido até 2024. Esta linha de produção estará localizada no Centro de Pesquisa da Nissan em Kanagawa. Desde que a Nissan se envolveu no movimento da tecnologia de estado sólido, o seu objetivo foi reduzir o custo das baterias EV em pelo menos 50%, triplicando a capacidade de carregamento rápido e duplicando a densidade de energia.
Com as melhores células de bateria do mercado oferecendo atualmente cerca de 240+ Wh/kg, isso significa que o objetivo é atingir 480 a 500 Wh/kg. A Nissan também está trabalhando em células de bateria totalmente de estado sólido que empregam sódio e o eletrólito líquido está ausente. Isso terá um aumento de 20% no alcance em relação às células convencionais de bateria de íons de lítio.
8 Sistemas SolidEnergy
A SolidEnergy Systems foi fundada pelo Dr. Qichao Hu em 2012 em Woburn, Massachusetts. A empresa tem parcerias com General Motors, Honda, Hyundai, Geely e até Kia. A SolidEnergy Systems utiliza uma tecnologia de metal de lítio, que é o separador no lugar do gel tradicional encontrado nas células de bateria de íons de lítio. As células da bateria de metal de lítio da SES terão densidade de energia de 400 Wh/kg e produzirá até o dobro do alcance das células de bateria de íon de lítio tradicionais.
A empresa está empregando um algoritmo de IA para melhorar a segurança. Espera-se que seja mais econômico, mais leve e carregue até 80% em menos de 15 minutos. Em 2021, a General Motors investiu US$ 139 milhões na SES, para além da pesquisa e desenvolvimento, ter células de bateria de metal de lítio em carros já em 2025.
9 Poder Sólido
A Solid Power foi fundada em 2011 como uma spin-off da Universidade do Colorado e, desde então, seu trabalho inovador atraiu patrocínios de empresas como Hyundai, BMW e Ford. A empresa abriu o capital em 2021 e possui uma fábrica de produção de 75.000 pés quadrados em Thornton. A empresa substitui o eletrólito líquido inflamável das baterias de íons de lítio por um eletrólito sólido à base de sulfeto em suas células de bateria totalmente de estado sólido.
O eletrólito sólido à base de sulfeto é mais seguro e estável que o eletrólito líquido. A empresa pretende ser capaz de escalar a produção o suficiente para produzir células de bateria para até 800.000 veículos eletrificados até 2028. A Solid Power recebeu recentemente US$ 5,6 milhões dos US$ 42 milhões de fundos de desembolso do Departamento de Energia dos Estados Unidos para Veículos Elétricos para Americanos. Programa Vida de Baixo Carbono (EVs4ALL).
10 Sila Nanotecnologias
A Sila Nanotechnologies possui parcerias estratégicas com empresas como BMW, Daimler AG, Siemens e CATL, para acelerar a comercialização de baterias de estado sólido para veículos elétricos. Os seus investimentos substanciais em investigação e desenvolvimento têm sido apoiados por alguns dos intervenientes mais proeminentes da indústria. A empresa tem um roteiro para o lançamento de pelo menos mais de 150 GWh de células de bateria para comercialização até 2028. Enquanto lidera a tecnologia de bateria de estado sólido, a empresa lançou sua célula de bateria Titan Silicon, que oferece 20% mais alcance e 10% de autonomia. -80 por cento de carga de 20 minutos. A Mercedes-Benz pretende utilizá-lo no EQG.
Para sua tecnologia de bateria de estado sólido, em temperaturas moderadas, a empresa empregará infiltração por fusão de um eletrólito de estado sólido em uma pilha porosa de separador-cátodo para derrotar os dendritos e as volumosas limitações do eletrólito cerâmico da tecnologia tradicional de bateria de estado sólido.
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