Avanço na tecnologia da bateria abre caminho para a adoção em massa de carros elétricos acessíveis

Esta bateria de carregamento rápido de 10 minutos foi desenvolvida para carros elétricos, com a caixa preta na parte superior contendo um sistema de gerenciamento de bateria para controlar o módulo. Crédito: EC Power. Todos os direitos reservados.

12 de outubro de 2022

Por Adrienne Berard

UNIVERSITY PARK, Pa. — Um avanço no design de baterias de veículos elétricos permitiu um tempo de carregamento de 10 minutos para uma bateria EV típica. A combinação recorde de um tempo de carga mais curto e mais energia adquirida para uma viagem mais longa foi anunciada hoje (12 de outubro) na revista Nature.

"A necessidade de baterias menores e de carregamento mais rápido é maior do que nunca", disse Chao-Yang Wang, professor de engenharia mecânica da William E. Diefenderfer na Penn State e principal autor do estudo. “Simplesmente não há baterias e matérias-primas críticas suficientes, especialmente aquelas produzidas internamente, para atender à demanda prevista”.

Em agosto, o Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia aprovou um amplo plano para restringir e, finalmente, proibir a venda de carros movidos a gasolina no estado. Até 2035, o maior mercado automotivo dos Estados Unidos aposentará efetivamente o motor de combustão interna.

Se as vendas de carros novos mudarem para veículos elétricos movidos a bateria (EVs), explicou Wang, eles precisarão superar duas grandes desvantagens: eles são muito lentos para recarregar e muito grandes para serem eficientes e acessíveis. Em vez de demorar alguns minutos na bomba de gasolina, dependendo da bateria, alguns VEs podem demorar o dia todo para recarregar.

"Nossa tecnologia de carregamento rápido funciona para a maioria das baterias densas em energia e abrirá uma nova possibilidade de reduzir o tamanho das baterias de veículos elétricos de 150 para 50 kWh sem causar ansiedade nos motoristas", disse Wang, cujo laboratório fez parceria com a startup do State College CE Power para desenvolver a tecnologia. “As baterias menores e de carregamento mais rápido reduzirão drasticamente o custo da bateria e o uso de matérias-primas críticas, como cobalto, grafite e lítio, permitindo a adoção em massa de carros elétricos acessíveis”.

A tecnologia conta com modulação térmica interna, um método ativo de controle de temperatura para exigir o melhor desempenho possível da bateria, explicou Wang. As baterias funcionam com mais eficiência quando estão quentes, mas não muito quentes. Manter as baterias consistentemente na temperatura certa tem sido um grande desafio para os engenheiros de baterias. Historicamente, eles contam com sistemas externos e volumosos de aquecimento e resfriamento para regular a temperatura da bateria, que responde lentamente e gasta muita energia, disse Wang.

Wang e sua equipe decidiram regular a temperatura de dentro da bateria. Os pesquisadores desenvolveram uma nova estrutura de bateria que adiciona uma folha de níquel ultrafina como o quarto componente, além do ânodo, eletrólito e cátodo. Atuando como um estímulo, a folha de níquel autorregula a temperatura e a reatividade da bateria, o que permite um carregamento rápido de 10 minutos em praticamente qualquer bateria EV, explicou Wang.

“As verdadeiras baterias de carregamento rápido teriam um impacto imediato”, escrevem os pesquisadores. “Como não há minerais brutos suficientes para que todos os carros com motor de combustão interna sejam substituídos por um EV equipado com 150 kWh, o carregamento rápido é imperativo para que os EVs se tornem populares”.

O parceiro do estudo, EC Power, está trabalhando para fabricar e comercializar a bateria de carregamento rápido para um futuro acessível e sustentável da eletrificação de veículos, disse Wang.

Os outros coautores do estudo são Teng Liu, Xiao-Guang Yang, Shanhai Ge e Yongjun Leng da Penn State e Nathaniel Stanley, Eric Rountree e Brian McCarthy da EC Power.

O trabalho foi financiado pelo Departamento de Energia dos EUA, pelo Departamento de Defesa dos EUA, pela Força Aérea dos EUA e pela William E. Diefenderfer Endowment.

Adrienne Bérard

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