Durante décadas, os cientistas já se perguntou o que fazer com o líquido dentro de uma bateria de íons de lítio. Este eletrólito é a chave para o funcionamento das baterias, transportando íons de uma extremidade da célula para a outra. Mas também é complicado, adicionando peso e quantity que limitam até onde os veículos elétricos podem ir com uma carga – além disso, podem pegar fogo quando uma bateria entra em curto. Uma solução perfeita seria substituir esse líquido por um sólido – de preferência um que seja leve e arejado. Mas o truque está em fazer essa troca, preservando todas as outras qualidades que uma bateria deve ter. Uma bateria de estado sólido não apenas precisa enviar você mais longe a cada carga, mas também precisa se fortalecer rapidamente e funcionar em todos os tipos de clima. Acertar tudo de uma só vez está entre as questões mais difíceis da ciência dos materiais.
Nos últimos meses, as startups que trabalham com baterias de estado sólido fizeram progressos constantes em direção a esses objetivos. Pequenas células de bateria que uma vez estalaram após serem carregadas estão crescendo em células maiores que duram muito mais pace. Ainda há um caminho a percorrer até que essas células estejam prontas para a estrada, mas o progresso está estabelecendo o próximo desafio: depois de construir uma bateria boa o suficiente sob condições de laboratório meticulosas, como você constrói milhões delas rapidamente? “Essas empresas terão que ter uma grande mudança de mentalidade, passando de empresas de P&D para empresas de manufatura”, diz Venkat Srinivasan, diretor do Argonne Collaborative Heart for Power Garage Science. “Não vai ser simples.”
Nas últimas semanas, a Forged Energy, uma das empresas de estado sólido mais ricamente financiadas, lançou uma linha piloto no Colorado que espera abordar essa questão. Em plena capacidade, produzirá 300 células por semana, ou cerca de 15.000 por ano. Isso é uma gota em comparação com os milhões de células produzidas a cada ano pelas gigafábricas, e chegar lá ainda levará meses de aperfeiçoamento de ferramentas e processos. Mas o objetivo, de acordo com o CEO Doug Campbell, é começar a entregar células para montadoras como BMW e Ford para testes automotivos até o ultimate do ano.
Uma vez que as montadoras estejam satisfeitas com o desempenho das baterias na estrada, a empresa planeja passar o bastão para um de seus parceiros de baterias donos de gigafábricas, como a gigante coreana de baterias SK Innovation. De acordo com Campbell, isso deveria ser relativamente simples. A Forged Energy projetou o que ele descreve como um “sabor” exclusivo de fabricação de design de estado sólido que permite que os fabricantes de baterias reutilizem processos e equipamentos existentes projetados para baterias de íons de lítio. “Em um mundo perfect, esta é a última linha de produção de células operada pela Forged Energy”, diz ele sobre a instalação do Colorado.
Em princípio, isso faz sentido. Uma bateria é uma bateria. Como seus primos cheios de líquido, as baterias de estado sólido exigem um ânodo, um cátodo e alguma maneira de os íons migrarem entre os dois. É aí que entra o eletrólito. Mas não é fácil fazer algo que seja poroso aos íons, mas sólido o suficiente para não rachar. Os pesquisadores passaram anos procurando os materiais certos, eventualmente se decidindo por uma série de ideias que incluem cerâmicas e polímeros plásticos. Mas nem todos são fáceis de fazer. Alguns são incrivelmente quebradiços, propensos a desmoronar quando são feitos ou quando são encaixados entre os eletrodos; outros são mais macios e flexíveis, mas não podem ser expostos à umidade. Além disso, os cientistas de baterias não têm muita prática em produzir os tipos de materiais precursores necessários para produzi-los. A história simplesmente não existe.
O segundo problema é o ânodo. O santo graal para o estado sólido envolve a mudança do ânodo do grafite típico para o steel de lítio. Junte isso a um eletrólito sólido e é uma receita para imensas quantidades de energia. O problema é a forma que o steel lítio suppose. Os fabricantes de baterias estão acostumados a trabalhar com materiais em pó para o ânodo e o cátodo que podem ser lançados como uma pasta. Mas o lítio funciona melhor como uma folha fina e independente – no caso do Forged Energy, tem 35 mícrons de espessura. “Tem a consistência de papel de seda molhado”, diz Campbell. “E então você pode imaginar quando você está fazendo literalmente quilômetros de subject matter, fica muito complicado.”
.
Fonte da Notícia: www.stressed out.com
