Para atender à demanda de energia, a criação de novas químicas de bateria é fundamental

Prevê-se que a indústria de baterias triplicará para US$ 135 bilhões até 2031, mas seu crescimento recente foi notável. Seis anos atrás, havia muito pouca capacidade de bateria planejada na Europa. Ainda assim, reconhecendo o papel vital das baterias no combate às mudanças climáticas, existem agora pelo menos 45 projetos diferentes de baterias em andamento, já que os cientistas pretendem gerar produtos químicos de bateria mais novos e mais limpos.

A European Battery Alliance (EBA), liderada pela EIT InnoEnergy, ajudou a impulsionar isso. Reunindo as partes interessadas de toda a cadeia de valor da fabricação de baterias, a EBA está trabalhando para superar o desafio da bateria na Europa em todos os ângulos - desde o desenvolvimento e financiamento do roteiro até a mineração e habilidades.

Agora, o desafio não é tanto sobre capacidade, mas sobre química. Vinte anos atrás, os químicos de baterias discutiram os prós e contras de vários dos principais produtos químicos de baterias e, finalmente, optaram por buscar o lítio, resultando em seu desempenho de densidade de energia superior. É uma decisão que serviu bem ao mundo, até recentemente.

Desenvolvido inicialmente para pequenos eletrônicos, como câmeras, ninguém poderia prever um aumento tão considerável na demanda devido aos veículos elétricos. Esse aumento na demanda representa um desafio no fornecimento ético de quantidades suficientes de lítio, cobalto e níquel. A IEA sugere que o mundo pode enfrentar uma potencial escassez de lítio já em 2025.

Embora as tecnologias atuais de sódio continuem atrás do lítio em termos de densidade de energia, o sódio é um material abundante, tornando-o ideal para armazenamento estacionário.

Como resultado, as baterias de íon-sódio têm o potencial de ser uma alternativa atraente para veículos elétricos básicos que terão tempos de carga equivalentes, mas terão um alcance um pouco menor em troca de um preço mais baixo.

Uma 'solução de bateria AB' que combina células de lítio e sódio em uma bateria também pode ser uma opção atraente para colher o melhor das duas tecnologias. Seduzida pelo vasto potencial de produtos químicos para baterias de sódio, a gigante da indústria CATL já iniciou a produção em pequena escala, esperando grandes volumes este ano. E muitos inovadores menores estão seguindo o exemplo.

A preparação da cadeia de suprimentos para um aumento na demanda é evidenciada, por exemplo, pela Altris, com sede em Uppsala, que desenvolveu um material catódico de alta densidade de energia chamado Fennac, que fabrica a partir de sódio, ferro, carbono e nitrogênio.

A tecnologia foi desenvolvida para ligar e usar em qualquer linha de produção de íons de lítio padrão da indústria. É tão inovador que chamou a atenção do desenvolvedor de baterias Northvolt, líder mundial, que participou da rodada de financiamento da Série A da Altris. Os € 9,6 milhões arrecadados estão sendo usados ​​para abrir uma instalação de produção em escala de GWh ainda este ano.

O silício como material anódico também está em ascensão. As soluções de silício são únicas porque podem armazenar grandes quantidades de íons de lítio em velocidades rápidas, permitindo velocidades de carregamento de menos de 15 minutos com mais de 500 milhas de alcance.

No entanto, a indústria enfrenta vários desafios ao levar os produtos químicos da mistura <10% de silício-grafite que temos hoje para os potenciais produtos químicos de 100% de silício dos quais poderíamos nos beneficiar no futuro.

Esses desafios incluem a criação de uma química estável que permitirá que a propensão natural do silício se expanda e contraia à medida que carrega e descarrega e o torna escalável a um preço competitivo. A indústria está buscando várias estratégias, algumas das quais seguirão um caminho de aumento gradual do conteúdo de silício, enquanto outras estão pressionando para introduzir ânodos de silício completos já em 2027.

Trabalhar para uma solução completa de silício é um desafio que a empresa inovadora de baterias GDI, sediada em Nova York, passou a maior parte da última década trabalhando para entregar.

Inspirando-se nos painéis fotovoltaicos, o GDI usa deposição química de vapor aprimorada por plasma para criar um design exclusivo de ânodo 100% de silício. Em testes de laboratório, foi comprovado que a química oferece um aumento de densidade de energia de 30% em baterias de íon de lítio avançadas em 30% e carregamento rápido seguro e confiável de 10-75% em 15 minutos mais de 500 vezes com um estado restante de 80% de saúde.