À medida que o mercado de veículos elétricos continua a ganhar força, alguns compradores de carros ainda têm preocupações com o alcance e a segurança da bateria de íon-lítio. Para resolver essas preocupações válidas, muito dinheiro e tempo estão sendo gastos no desenvolvimento de novas tecnologias de bateria.
Nos últimos anos, as empresas têm investido em uma bateria antiga, mas aprimorada, baseada em alumínio e ar, que tem potencial para avançar significativamente na indústria de VEs. A bateria de alumínio-ar (Al-air) parece mudar o jogo da bateria EV, mas é tudo exagero?
O que é uma bateria de alumínio-ar?
Os veículos elétricos desempenham um papel vital na obtenção de um futuro líquido zero. No entanto, ansiedade de alcance e questões de segurança sobre baterias de íon-lítio são obstáculos que impedem o crescimento do mercado de veículos elétricos. As baterias de íon-lítio lideram a revolução dos veículos elétricos, mas ainda estão limitadas a um alcance de 400 milhas, o que pode representar problemas em viagens longas.
O incômodo de encontrar uma estação de carregamento em áreas remotas e esperar até que seu EV seja carregado pode afastar compradores em potencial. Outros problemas percebidos da bateria de lítio, como degradação, vazamentos e sobrecarga da bateria, também não ajudam muito. Com todas as outras tecnologias de bateria disponíveis, as baterias Al-air estão recebendo muita atenção porque não precisam ser recarregadas.
O conceito dessas baterias remonta à década de 1960. Mas como seu eletrólito era perigosamente cáustico e venenoso, não podia ser usado comercialmente. Trevor Jackson, um oficial de engenharia da Royal Navy do Reino Unido, começou a experimentar a bateria em 2001, tornando-a segura de usar. As baterias Al-air são feitas de uma placa de liga de alumínio como ânodo, um cátodo de ar, um eletrólito não tóxico como a água e um catalisador de prata.
Como funciona uma bateria de alumínio-ar?
As baterias EV tradicionais têm dois eletrodos, um cátodo e um ânodo feitos de materiais diferentes, com um eletrólito entre eles. Quando a bateria é usada, os íons fluem do ânodo através do eletrólito para o cátodo. Durante o carregamento, os íons fluem no sentido oposto de volta ao ânodo.
As baterias al-air funcionam de forma semelhante a uma célula de combustível. Ele usa alumínio no ânodo e oxigênio no cátodo. O resultado é uma densidade de energia muito maior. Cerca de oito a nove vezes mais do que as baterias de íon de lítio atuais usadas em veículos elétricos, um aumento substancial de energia. A densidade de energia mede quanta energia uma bateria pode armazenar por unidade de massa. A densidade de potência mede quanta energia instantânea ela pode fornecer por unidade de massa.
O ânodo libera elétrons à medida que o alumínio se oxida, enquanto o cátodo reduz o oxigênio para liberar elétrons, gerando assim energia elétrica. Uma carga pode ser alimentada pela corrente elétrica gerada por elétrons que se movem através de um circuito externo. O resultado final é um pó branco que se forma no ânodo.
Vantagens e Desvantagens das Baterias de Alumínio-Ar
O alumínio é o terceiro recurso natural mais comumente encontrado na crosta terrestre e é o metal mais abundante na Terra, então provavelmente nunca vamos acabar. Devido à sua suavidade, o alumínio é fácil de trabalhar e é estável, ao contrário do lítio. Além disso, não é tóxico. A seguir estão outras vantagens das baterias Al-air sobre as baterias de íon-lítio:
- Mais barato de fazer
- Estabilidade
- Menor pegada de carbono em termos de mineração e refino
- Armazena muito mais energia
- Mais leve do que a maioria das outras baterias devido à bateria ser feita de alumínio e ar
- Altamente reciclável
Apesar de seus benefícios, existem algumas desvantagens para esta bateria. Primeiro, tem a desvantagem de ser uma bateria primária. Essencialmente, não pode ser recarregado quando a bateria estiver descarregada ou vazia. Além disso, o ar dentro da bateria corrói o ânodo de alumínio. Portanto, a placa de alumínio da bateria precisa ser substituída, o que pode custar caro. Além disso, os custos de produção da bateria podem ser afetados pelo preço flutuante da prata que a bateria contém.
Problemas com baterias de íon de lítio
Os cientistas têm desenvolvido baterias melhores devido às desvantagens das baterias de íon-lítio que dominam o mercado de veículos elétricos. Lítio, níquel e cobalto usados em baterias de íon-lítio são metais de terras raras encontrados apenas em certas partes do mundo. Atualmente, os VEs respondem por 6% dos veículos nas estradas, e a mineração desses metais está bem encaminhada; imagine quando os números de EV subirem para 50% ou 80%. Outras desvantagens das baterias de íons de lítio incluem o seguinte:
- Caro para produzir, embora os preços tenham caído
- instabilidade de lítio
- Estresse na rede nacional
- Redes de carregamento caras e sofisticadas
- Efeitos ambientais associados à mineração e refino, embora mais baterias de lítio estejam sendo recicladas
Troca de bateria versus recarga
Existem fatores a serem considerados ao considerar troca de bateria versus recarga. Para obter o mesmo alcance por carga, seria necessária uma bateria com 1/8 do tamanho de uma bateria de íon-lítio. Devido ao peso mais leve das baterias Al-air, os EVs poderão viajar mais longe, aumentando a eficiência geral.
Também será mais fácil e conveniente embalar a bateria em um local dentro do EV que seja facilmente acessível para que possa ser facilmente trocado quando necessário. Algumas empresas estimaram um tempo de troca de bateria EV alumínio-ar de apenas três minutos, colocando os proprietários de EV de volta à estrada rapidamente.
Segundo estimativas, as baterias Al-air duram cerca de 5.400 milhas. A questão é: por que alguém seguiria esse caminho em vez de recarregar? Com um EV movido a Al-air, você pode ir muito mais longe sem encontrar uma estação de carregamento. Outra razão é que trocar sua bateria Al-air gasta por uma reciclada é muito mais barato do que o custo de trocar uma bateria Tesla. Como a única peça substituível são as placas de alumínio, que podem ser 100% recicladas, você paga pelos quilômetros percorridos.
As baterias de alumínio-ar são o futuro?
É possível usar baterias Al-air nos veículos elétricos atuais. Essas baterias provavelmente aumentarão em popularidade à medida que as estações de troca de baterias se tornarem mais predominantes. Até então, eles também poderiam ser usados para estender o alcance dos VEs com bateria de íon-lítio, resolvendo o problema de ter que recarregar quando você não consegue.
Eventualmente, os compradores de VEs terão a opção de trocar as baterias ou recarregar seus veículos, criando um mercado de VEs mais versátil para o benefício de todos. Como resultado, a transição para um mundo totalmente baseado em veículos elétricos continuará acelerada.