O que é uma bateria de lítio de estado sólido?

Há líquido dentro do seu telefone, do seu computador e do seu veículo elétrico (EV). Isso ocorre porque quase todos os eletrônicos recarregáveis ​​usam baterias de íon de lítio, que dependem de eletrólitos líquidos.

Mas isso está prestes a mudar.

“Embora as baterias de lítio de estado sólido tenham sido desenvolvidas há mais de 30 anos, seu uso comercial está apenas decolando graças aos novos materiais que os tornam comercialmente viáveis”, afirma Vince Caito, vice-presidente de produto desenvolvimento em Poder Yoshino. “O estado sólido está ganhando as manchetes especialmente à medida que os fabricantes de automóveis os desenvolvem para a próxima geração de EVs.”

O que é uma bateria de lítio de estado sólido?

Simplificando, uma bateria de lítio de estado sólido usa um eletrólito sólido em vez de um líquido.

“Todas as baterias têm três componentes principais: ânodo, cátodo e eletrólito”, diz Gabriel Adams, estudante da Universidade Estadual do Arizona que pesquisa a nova tecnologia no Laboratório Rolston.

“Nas amplamente populares baterias de lítio de estado não sólido, encontradas em tudo, desde eletrônicos de consumo até aviões, o eletrólito é um líquido que facilita a transferência de íons de lítio entre o ânodo e cátodo. Em uma bateria de lítio de estado sólido, o eletrólito é um material sólido.”

Existem vários tipos de tecnologias de baterias de lítio de estado sólido. Alguns dependem de polímeros para conduzir os íons de lítio, enquanto outros usam sulfetos ou óxidos (cerâmica).

Vantagens das baterias de lítio de estado sólido

A segurança aprimorada é uma grande vantagem, porque os eletrólitos não podem vazar.

“Eletrólitos líquidos são inflamáveis, e é por isso que você vê bateria dispara nas notícias”, diz Eric D. Wachsman, Ph. D., diretor do Instituto de Inovação Energética de Maryland.

“Podemos projetar isso, e já fazemos isso há muito tempo, mas existem certas compensações fundamentais entre segurança e o desempenho com eletrólitos líquidos e eletrólitos sólidos cerâmicos evitam essa compensação porque o sólido é não inflamável."

Outra vantagem: A maior densidade de energia, resultando em uma bateria mais compacta e leve. Com os VEs, isso tem sido apontado como o “Santo Graal”, porque permite que os carros cheguem mais longe com uma carga e recarrega mais rapidamente.

Para os técnicos, eis o porquê, de acordo com Adams: “Os sólidos são mais densos que os líquidos, e as baterias de estado sólido eliminam a necessidade de um separador entre o ânodo e o cátodo. Eles também têm melhor estabilidade térmica porque os sólidos estão mais fortemente unidos no nível atômico, de modo que as baterias de estado sólido podem suportar melhor temperaturas mais altas.”

Desvantagens das baterias de lítio de estado sólido

A maior desvantagem é o custo, devido aos seus materiais avançados, tecnologia e complexidades de fabricação. Mas à medida que essas baterias se tornam mais comuns, os custos provavelmente cairão.

Onde as baterias de estado sólido estão sendo usadas?

Atualmente eles não estão amplamente disponíveis aos consumidores, mas isso está começando a mudar. A Yoshino Power acaba de lançar alguns dos primeiros produtos de lítio em estado sólido: centrais elétricas portáteis em vários tamanhos para backup doméstico, executando ferramentas elétricas e acampamento. Nos próximos anos, espera-se que a tecnologia comece a invadir o mercado de EV.

“As baterias de estado sólido são o caminho do futuro”, diz Adams. “Novos fabricantes de veículos elétricos estão investindo pesadamente em seu desenvolvimento, e empresas como A Toyota afirmou que seus novos veículos elétricos usarão tecnologia de bateria de estado sólido assim que 2027.”

Quase todos os outros fabricantes de automóveis também assumiram um compromisso com a tecnologia.

“O foco do Departamento de Energia em termos de financiamento tem sido nos veículos eléctricos devido ao impacto na resposta às preocupações climáticas”, diz Wachsman. “Mas chegará aos produtos eletrônicos de consumo. Ele irá para o armazenamento em grade. Há um número ilimitado de aplicações para essas baterias.”

Mas se você está considerando um EV e está com orçamento limitado, não espere que a tecnologia seja lançada. “Vá buscá-lo agora”, diz Wachsman. “Os iniciais serão mais caros e levará algum tempo até que a escala de produção seja grande o suficiente para que o preço por unidade caia.”

Escritora freelance e produtora de filmes independentes, Karuna Eberl cobre o lado externo e a natureza do DIY, explorando a vida selvagem, a vida ecológica, as viagens e a jardinagem para Family Handyman. Ela também escreve a coluna Eleven Percent da FH, sobre mulheres dinâmicas na força de trabalho da construção. Alguns de seus outros créditos incluem a capa de março da Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel e Atlas Obscura. Karuna e seu marido também estão na reta final da reforma de uma casa abandonada em uma cidade quase fantasma na zona rural do Colorado. Quando não estão trabalhando, você pode encontrá-los caminhando e viajando por estradas secundárias, acampando em sua van auto-convertida.