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Em 2022, existiam mais de 26 milhões de veículos elétricos de acordo com o Agência Internacional de Energia. Este número deverá crescer exponencialmente nos próximos anos, à medida que o mundo se afasta cada vez mais dos veículos movidos a gás. Para preparar o caminho para tais eventos, muitas partes estão a trabalhar na otimização dos VE e em torná-los mais amigos do consumidor, em parte através da implementação de baterias de estado sólido (SSB), que promovem o potencial para tornar os VE mais eficientes, mais resilientes e mais eficientes. notavelmente mais seguro. Conseqüentemente, muitos fabricantes proeminentes, como Toyota, Hyundai, Nio e Nissan, estão investindo enormes quantias de dinheiro neles.
No mundo das baterias, a segurança é uma medida do risco de lesões humanas, o que tem sido uma preocupação crescente com os BEVs atuais nos últimos anos. Hoje, a maioria dos veículos elétricos é alimentada por baterias de íons de lítio, que consistem em um ânodo, um cátodo e um eletrólito líquido altamente inflamável. O próprio líquido desempenhou um papel importante na limitação da autonomia dos veículos elétricos atuais e levou a numerosos incidentes que, embora não sejam tão comuns, são significativamente mais perigosos e mais difíceis de lidar.
Por outro lado, os SSBs apresentam algumas vantagens com os seus eletrólitos sólidos, que são considerados menos perigosos. No entanto, as coisas são mais complicadas abaixo da superfície, por isso decidimos explicar as vantagens de segurança dos SSBs em relação às baterias de iões de lítio, ao mesmo tempo que destacamos as nuances que são frequentemente ignoradas, referindo-nos a vários artigos de investigação de diferentes fontes.
Para fornecer as informações mais atualizadas e precisas possíveis, os dados usados para compilar este artigo foram provenientes de vários sites de fabricantes e outras fontes confiáveis, incluindo Reuters, Science Daily, Car and Driver e Research Gate.
De certa forma, os SSBs são mais seguros para a natureza e para os consumidores
Devido à sua natureza sólida, as baterias de estado sólido podem tolerar temperaturas mais altas, pois geralmente têm uma janela de temperatura operacional mais ampla, tornando menos provável a ocorrência de fuga térmica através do superaquecimento da célula. Isso ocorre porque elas efetivamente dependem de um eletrólito de estado sólido não inflamável (ou melhor, menos inflamável) em vez de um eletrólito líquido inflamável, como é o caso das baterias de íon-lítio. Isto, por extensão, também os torna mais resistentes sob condições climáticas extremas, o que significa que não limitam o alcance do seu veículo elétrico ao circular em áreas quentes.
Devido à sua resiliência e aos seus níveis de eficiência incomparáveis, os SSBs provavelmente serão implementados em grandes frotas comerciais e industriais, particularmente em semi-caminhões elétricos e veículos pesados de maior porte. Isto significa que as suas vantagens em termos de segurança podem ser mais significativas, uma vez que se traduziriam em ambientes de trabalho mais seguros, especialmente em áreas fabris sensíveis onde os produtos químicos e os líquidos são abundantes.
Eles têm potencial para serem mais ecológicos
Num sentido mais amplo, os SSBs também poderiam ser considerados mais seguros para o planeta, já que são considerados reduzir a pegada de carbono dos VEs em 24 por centoe podem limitar o seu impacto ambiental em 39 por cento, dependendo da sustentabilidade das suas matérias-primas, de acordo com Transporte e Meio Ambiente.
Embora as baterias de estado sólido apresentem alguns problemas ecológicos próprios, como a necessidade de 35% mais lítio e a mineração extra que se segue, elas requerem menos grafite e cobalto. Este último tem estado no centro de diversas práticas ilícitas na mineração, graves preocupações ambientais e questões de trabalho antiético na República Democrática do Congo.
As baterias de estado sólido poderiam ser ainda melhores se fossem menos… sólidas!
Embora a composição química das atuais baterias de íon-lítio tenha levantado uma série de questões, o assunto em si é um pouco mais matizado do que aparenta. Embora os SSBs sejam mais promissores no papel, há um motivo pelo qual você ainda não os viu usados em seus EVs favoritos e por que pode levar alguns anos até que isso aconteça.
O que os cientistas têm a dizer?
A Estudo liderado pelos Laboratórios Nacionais Sandiapublicado na revista científica Joule, abordou a crença predominante de que eletrólitos líquidos seriam prejudiciais aos SSBs, e que sua ausência é melhor para a segurança. O estudo, que avaliou a segurança de ASSBs, SSBs e baterias de íons de lítio através de vários cenários, descobriu que um eletrólito sólido ainda pode falhar sob certas condições, como quando a bateria é esmagada, perfurada ou submetida a acúmulos. pressão, que por sua vez causa uma reação entre o oxigênio interno e o lítio.
“Uma das promessas das baterias de estado sólido é que elas são seguras porque o eletrólito sólido é firme e dificilmente quebrará. Mas se quebrar, o aumento de temperatura pode ser tanto quanto quando as baterias de íons de lítio falham”, disse. Julia Preger, Especialista em confiabilidade Sandia no projetodurante entrevista com Ciência Diária
Acontece que os SSBs só precisam de mais líquido
A equipe de pesquisa também descobriu que as células de estado sólido também são propensas a alta resistência interfacial entre eletrólitos sólidos e materiais catódicos ativos. A conclusão final foi que as baterias de estado sólido teriam um desempenho muito mais próximo dos padrões comerciais com um eletrólito parcialmente líquido, mesmo quando a segurança é considerada.
“Ter a clareza e a confiança de que conhecer uma pequena quantidade de eletrólito líquido não criará grandes problemas de segurança pode ajudar no desenvolvimento de baterias comerciais de estado sólido. A adição de eletrólitos líquidos pode resolver um de seus principais problemas, a interface do eletrólito sólido.” acrescentou Loraine Torres-Castro, que também participou do projeto.
EVs não são tão propensos à combustão quanto foram feitos para ser
É importante detalhar algumas coisas sobre o risco de incêndios em veículos elétricos e baterias de íon-lítio. Em primeiro lugar, não é tão comum quanto você imagina. Nos EUA, infelizmente, nenhuma agência governamental categoriza os incêndios por sistema de transmissão, por isso não temos forma de identificar a percentagem de incidentes de incêndio relacionados com VE a nível local. No entanto, temos uma quantidade diversificada de dados que se estendem por diferentes países para trabalhar.
Na Europa, as estatísticas revelam que os VE são mais seguros, em média
As autoridades suecas, por exemplo, acompanharam através do Myndigheten for Samhällsskydd och Beredskap (Autoridade para a Protecção e Preparação Social) e divulgaram um relatório em Abril de 2023 detalhando o número de incêndios de VE na Suécia entre 2018 e 2022.
O documento indica que apenas 16 BEVs pegam fogo na Suécia todos os anos, enquanto o país regista uma média de 3.400 incêndios em veículos de passageiros todos os anos. Os veículos eléctricos (incluindo os híbridos) representam apenas 0,4 por cento de todos os incidentes de incêndio na Suécia, onde são abundantemente desenfreados e atingiram um 60 por cento de participação de mercado em agosto de 2023.
Serviço de Bombeiros e Resgate de Bedfordshire cita apenas 54 incêndios em veículos elétricos em 2019, em comparação com 1.898 incidentes decorrentes de veículos ICE. Mesmo depois de aumentar significativamente em número, os VE no Reino Unido representaram apenas 239 incêndios de julho de 2022 a junho de 2023, de acordo com Soluções de segurança e produtividade da Honeywell. Isso ocorreu apesar de atingir seu pico de participação de mercado em 2022.
Os veículos eléctricos (e as baterias de iões de lítio) não são, portanto, as bombas-relógio que se poderia pensar e são, de facto, menos propensos a desastres do que as manchetes podem sugerir. No entanto, eles representam um conjunto específico de riscos.
No entanto, as baterias de íon-lítio causam incêndios mais prejudiciais
Embora o risco de incêndio de veículos elétricos tenha sido mal interpretado e exagerado, continua a ser um sério motivo de preocupação. Simplificando, embora os veículos elétricos não queimem com tanta frequência como as pessoas possam pensar, os seus incidentes de incêndio podem ser significativamente mais desastrosos do que os dos veículos movidos a gás. Mais precisamente, os incêndios em baterias de íons de lítio podem queimar até 1.000 graus (F) mais quentes do que um motor de combustão interna.
Isto resulta frequentemente em cenários mais catastróficos que são mais difíceis de lidar para os socorristas, que podem ainda não ter recebido a formação específica necessária para lidar com eles. No entanto, o treinamento não é tudo. Os incêndios em veículos elétricos também são mais difíceis de extinguir e muitas vezes exigem medidas extremas. A abordagem mais comum adotada é usar grandes quantidades de água para resfriar as baterias altamente inflamáveis, combinada com uma manta anti-fogo para suprimir as chamas.
Incêndios em veículos elétricos apresentam um conjunto específico de dificuldades
À medida que a tecnologia de iões de lítio continua a progredir e a tornar-se mais complexa, lidar com incêndios em baterias pode tornar-se ainda mais difícil no futuro. Hoje em dia, os incidentes de incêndio em VE incluem nomeadamente os seguintes desafios:
Eles também representam um conjunto específico de riscos
É importante notar que os pacotes de íons de lítio defeituosos sempre correm o risco de entrar em erupção novamente, mesmo depois de terem sido inicialmente extintos. Algumas equipes de bombeiros simplesmente decidem deixá-los queimar por horas até que finalmente parem. O perímetro circundante também é suscetível de ser atingido por células de bateria descartadas que provavelmente serão impulsionadas pela explosão e causarão outro incêndio horas depois.
Isto torna a tarefa dos bombeiros ainda mais assustadora e exige pesquisas mais aprofundadas e mais recursos do que um incêndio provocado por um veículo movido a gás. O Chevy Bolt EV já se tornou o garoto-propaganda de tais fiascos, levando a General Motors a fazer recall de 140.000 modelos na América do Norte depois que vários deles pegaram fogo. Conseqüentemente, isso prejudicou a reputação do Chevy Bolt e quase levou à sua descontinuação.
Em suma, embora os VE e as baterias de iões de lítio não sejam tão propensos a desastres como se poderia ter sido levado a acreditar, eles colocam algumas preocupações de segurança válidas que precisam de ser abordadas antes da electrificação convencional. Por outro lado, embora as baterias de estado sólido apresentem alguns benefícios legítimos de segurança, ainda necessitam de alguns ajustes antes de poderem chegar ao mercado como uma alternativa acessível e menos perigosa.
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