As baterias convencionais estão evoluindo tão rapidamente que já conseguem entregar tempos de recarga que há poucos anos pareciam reservados às futuras células de estado sólido. Isso poderia tornar desnecessária uma das tecnologias mais caras e difíceis pesquisadas pela indústria automotiva. Para a Hyundai, porém, abandonar essa corrida agora seria um erro — embora a própria fabricante reconheça que existe um obstáculo capaz de manter essas baterias longe dos carros populares por bastante tempo.
A indústria automobilística investe há anos nas baterias de estado sólido com uma promessa ambiciosa: armazenar mais energia, permitir recargas mais rápidas e melhorar a segurança dos veículos elétricos.
Enquanto essa tecnologia enfrenta dificuldades para chegar à produção em grande escala, porém, as atuais baterias de íon-lítio com eletrólito líquido continuam avançando.
O contraste levanta uma questão importante: ainda faz sentido gastar bilhões desenvolvendo baterias de estado sólido?
Para Manfred Harrer, chefe de pesquisa e desenvolvimento do Hyundai Motor Group, a resposta continua sendo sim.
“Não podemos desistir disso agora. Isso é claro. Temos que continuar no jogo”, afirmou o executivo.
A declaração revela que a disputa deixou de ser apenas pela próxima bateria. Para as montadoras, também está em jogo quem dominará o conhecimento e a cadeia industrial caso o estado sólido consiga cumprir suas promessas.
O que muda dentro de uma bateria de estado sólido
As baterias de íon-lítio utilizadas atualmente nos veículos elétricos empregam um eletrólito líquido para permitir o transporte dos íons de lítio entre ânodo e cátodo durante os processos de carga e descarga.
No estado sólido, esse eletrólito líquido é substituído por um material sólido, que pode utilizar diferentes composições, incluindo materiais cerâmicos ou polímeros.
Parece uma alteração relativamente simples.
Não é.
Para chegar a um automóvel produzido em grande escala, uma célula precisa combinar densidade energética, potência, velocidade de carregamento, segurança, durabilidade, repetibilidade industrial e custo.
É justamente na transformação de resultados laboratoriais em milhões de células produzidas consistentemente que aparece uma das maiores dificuldades.
Até agora, segundo as informações apresentadas, nenhum fabricante conseguiu colocar células totalmente de estado sólido em produção automotiva de grande escala.
Íon-lítio não ficou parado esperando
Existe ainda outro desafio para quem desenvolve a próxima geração.
A tecnologia que as baterias de estado sólido pretendem superar continua evoluindo enquanto elas estão sendo desenvolvidas.
Um exemplo está nas recentes soluções de recarga apresentadas pela Geely, capazes de levar determinadas baterias de 10% a 97% em menos de nove minutos sob condições específicas.
Isso reduz parte da vantagem teórica que durante anos foi utilizada para justificar o estado sólido.
A questão, portanto, deixou de ser simplesmente se uma bateria de estado sólido pode superar uma bateria convencional atual.
Quando finalmente chegar à produção, ela precisará competir com a bateria convencional que existirá naquele momento.
E essa diferença é fundamental.
Hyundai prevê primeiro os carros de alto desempenho
Harrer acredita que os primeiros automóveis comerciais utilizando baterias de estado sólido poderão surgir nos próximos cinco anos, inicialmente em aplicações de baixo volume e alto desempenho.
A lógica econômica é compreensível.
Tecnologias novas e caras tendem a encontrar espaço primeiro em produtos nos quais o custo adicional representa uma parcela menor do preço final e características como menor massa, maior densidade energética ou desempenho superior podem justificar o investimento.
A popularização seria outra história.
Segundo Harrer, o custo das matérias-primas deverá permanecer extremamente elevado durante vários anos, dificultando a utilização do estado sólido em veículos produzidos em grande escala.
“Você pode resolver tudo, mas isso tem um custo, um custo enorme”, resumiu.
E o executivo não acredita que o problema relacionado ao custo das matérias-primas possa ser resolvido nos próximos cinco anos.
Não basta desenvolver a bateria; Hyundai quer dominar sua fabricação
A estratégia da Hyundai vai além de simplesmente comprar células caso a tecnologia amadureça.
O grupo desenvolve baterias de estado sólido internamente e também trabalha com parceiros especializados, entre eles a Solid Power.
O objetivo declarado é desenvolver conhecimento sobre processos produtivos, materiais e custos de fabricação.
Isso tem importância estratégica porque a bateria continua sendo um dos componentes de maior peso econômico de um veículo elétrico.
Se uma montadora conhece profundamente o processo de produção, ela ganha capacidade para avaliar fornecedores, desenvolver soluções próprias, controlar custos e decidir quais tecnologias fazem sentido para cada produto.
Harrer deixou clara essa intenção ao afirmar que a Hyundai pretende ser proprietária desse conhecimento tecnológico essencial e, por isso, também está investindo em fabricação própria de baterias.
Toyota, Volkswagen, BMW e outras também continuam na corrida
A Hyundai está longe de apostar sozinha.
A Toyota trabalha há anos no desenvolvimento de baterias de estado sólido e pretende levá-las à produção nos próximos anos.
A Volkswagen está ligada ao desenvolvimento da QuantumScape, enquanto a BMW trabalha com a Solid Power.
General Motors, Ford, Honda e Nissan também estão entre as fabricantes que investem nessa área.
Já existem demonstrações capazes de provar que a tecnologia está saindo do laboratório.
Uma Ducati equipada com células da QuantumScape e um Mercedes-Benz utilizando tecnologia da Factorial estão entre os exemplos apresentados.
Mas existe uma diferença enorme entre um protótipo funcional e um automóvel produzido em centenas de milhares de unidades por ano.
É justamente essa distância que a indústria ainda precisa percorrer.
O verdadeiro adversário do estado sólido é o tempo
Existe uma espécie de corrida paralela acontecendo dentro dos laboratórios.
De um lado, engenheiros tentam resolver os problemas técnicos e industriais das células de estado sólido.
Do outro, baterias convencionais recebem novas químicas, arquiteturas, sistemas térmicos e capacidades de carregamento cada vez maiores.
Quanto mais rapidamente a tecnologia atual evolui, maior precisa ser a vantagem oferecida pela substituta.
Se uma bateria convencional conseguir carregar em poucos minutos, durar milhares de ciclos, oferecer autonomia suficiente e custar significativamente menos, a justificativa econômica para utilizar estado sólido ficará mais difícil, mesmo que a nova tecnologia seja tecnicamente superior em alguns parâmetros.
Isso não significa que a pesquisa perdeu sentido.
Significa que ser melhor não basta — será necessário ser melhor pelo custo certo.
Mecânica Online® com Tarcisio Dias – Existe uma tendência de tratar a bateria de estado sólido como se ela fosse inevitavelmente o próximo estágio dos veículos elétricos.
Tecnicamente, eu teria mais cuidado com essa conclusão.
Uma tecnologia não vence apenas porque apresenta maior densidade energética ou potencial de recarga superior em laboratório.
Ela precisa ser fabricável.
Precisa durar.
Precisa funcionar no frio e no calor.
Precisa manter desempenho depois de centenas ou milhares de ciclos.
E, principalmente, precisa custar um valor que o consumidor esteja disposto a pagar.
É exatamente por isso que a declaração da Hyundai é tão interessante.
O grupo continua acreditando no estado sólido, mas reconhece que o primeiro mercado provavelmente não será o automóvel elétrico acessível.
Carros de alto desempenho e baixo volume fazem muito mais sentido como porta de entrada.
É possível absorver um custo maior e, ao mesmo tempo, explorar vantagens como redução do tamanho da bateria ou maior densidade energética.
Existe ainda outro detalhe que muitas vezes desaparece da discussão.
O alvo está se movimentando.
A bateria de estado sólido de 2030 não terá que competir com a bateria de íon-lítio de 2020.
Terá que competir com aquilo que a tecnologia convencional conseguir entregar em 2030.
E estamos vendo avanços extremamente rápidos em carregamento, gerenciamento térmico, química e integração da bateria ao veículo.
Talvez essa seja a verdadeira razão para Hyundai, Toyota, Volkswagen, BMW e tantas outras empresas continuarem investindo.
Não existe garantia de que uma única tecnologia dominará todas as aplicações.
Mas ficar fora da pesquisa significa correr o risco de descobrir tarde demais que a indústria encontrou uma ruptura tecnológica.
A grande questão, portanto, não é mais simplesmente quando teremos uma bateria de estado sólido funcionando.
Protótipos já existem.
A pergunta decisiva é: quando será possível fabricar milhões delas com qualidade, durabilidade e custo capazes de justificar a substituição das baterias que utilizamos hoje?
É nessa resposta que o “Santo Graal” das baterias poderá finalmente deixar o laboratório e chegar à garagem.
Para acompanhar como baterias, recarga e novas arquiteturas estão mudando a engenharia dos carros elétricos, siga @tarcisiomecanicaonline.
Retrovisor Mecânica Online® – Entenda o que está por trás da notícia
- Estado sólido ainda é aposta – Hyundai pretende continuar investindo porque enxerga vantagens potenciais em densidade energética, tamanho da bateria, segurança e carregamento.
- Primeiro no alto desempenho – A expectativa apresentada é que aplicações comerciais iniciais apareçam em veículos caros, de baixo volume e alto desempenho.
- Custo é a grande barreira – A própria Hyundai não espera resolver em cinco anos a questão relacionada aos elevados custos das matérias-primas.
- Íon-lítio continua avançando – Melhorias em química, arquitetura e gerenciamento térmico estão elevando rapidamente o desempenho das baterias convencionais.
- Protótipo não significa produção – Demonstrações já existem, mas produzir células de maneira consistente em escala automotiva continua sendo outro desafio.
- Conhecimento virou estratégia – A Hyundai quer compreender e dominar fabricação, materiais e custos em vez de depender exclusivamente de fornecedores.
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- Eletrólito – Meio pelo qual os íons se deslocam entre os eletrodos da bateria durante carga e descarga; nas células atuais costuma ser líquido, enquanto no estado sólido é substituído por material sólido.
- Estado sólido – Família de tecnologias de bateria que utiliza eletrólito sólido e busca combinar maior segurança, densidade energética e desempenho, dependendo da química e arquitetura adotadas.
- Densidade energética – Quantidade de energia que pode ser armazenada em relação à massa ou ao volume da bateria; valores maiores podem ajudar a reduzir peso ou aumentar autonomia.
- Escala automotiva – Capacidade de fabricar grandes quantidades de células com desempenho, qualidade, segurança e custo suficientemente consistentes para produção seriada de veículos.
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