Nióbio reduz tempo de recarga de baterias e carros elétricos poderão ser abastecidos tão rápido quanto veículos a gasolina

Tempos de carregamento lentos estão retendo potenciais clientes de carros elétricos, mas a ciência emergente diz que uma bateria de carregamento rápido é possível utilizando baterias de nióbio.

Os carros elétricos estão ganhando popularidade rapidamente, mas alguns potenciais compradores permanecem hesitantes. Uma grande razão é que o carregamento dessa categoria de veículos é lento. Enquanto os motoristas de hoje estão acostumados a encher o tanque de gasolina em menos de cinco minutos, os carros elétricos, dependendo do tamanho e das especificações da bateria, normalmente levam pelo menos 30 minutos para carregar 80% nas estações de carregamento mais rápidas do mercado. Mas essa situação pode mudar com a chegada das baterias de nióbio.

Potencial da bateria de lítio

Em cinco ou 10 anos, porém, pode ser possível um carregamento muito mais rápido. As empresas estão desenvolvendo novos materiais para baterias de íons de lítio, bem como novas baterias de “estado sólido” e nióbio, que são mais estáveis em velocidades de carregamento mais rápidas.

Eles poderiam colocar taxas de recarga de 20 minutos ou menos ao seu alcance. Enquanto isso, uma equipe de cientistas projetou recentemente um protótipo de bateria de lítio que, em condições de laboratório, pode recarregar mais de 50% de sua capacidade em apenas três minutos – e fazer novamente milhares de vezes sem se degradar significativamente. Isso, dizem os pesquisadores, pode abrir caminho para baterias que podem recarregar totalmente em menos de 10 minutos.

No entanto, ainda há desafios de ciência e engenharia a serem superados antes que as baterias dos carros elétricos de carregamento ultrarrápido sejam tecnicamente viáveis e acessíveis. E alguns especialistas questionam se os elétricos que podem ser carregados tão rapidamente são realmente o futuro que queremos – pelo menos com a matriz elétrica que temos agora.

Carros elétricos poderão ser carregados em menos de 10 minutos com baterias de nióbio

O tempo de carregamento das baterias à base de níquel com nióbio é inferior a 10 minutos, sem risco de danos ou explosão, em comparação com 3-8 horas para baterias de íon-lítio mais típicas, porque o nióbio substitui o grafite na bateria, afirma o cientista L. Ribas.

As baterias de nióbio podem ter metade do tamanho das baterias à base de carbono, mas sua densidade de energia mais baixa oferece uma autonomia de 350 km, em vez de 500 km. O preço final para os dois tipos de bateria deve ser o mesmo, US$ 100/kwH.

“O número mágico para empatar com o motor de combustão interna”, segundo Ribas. “A tecnologia de bateria é um jogo de compromisso: ainda não temos uma tecnologia que possa fornecer todas as propriedades que os usuários finais procuram. Para ter algumas vantagens, você paga uma penalidade sobre as outras”, disse ele.

Atualmente, o principal produto da CBMM é o ferronióbio, com capacidade para produzir 150 mil mt/ano para a indústria siderúrgica, respondendo por 75% do faturamento da empresa de R$ 6,98 bilhões em 2020.

“A indústria do aço, incluindo o segmento de ligas de aço de alta resistência, será nosso core business por pelo menos 10 anos, mas estamos buscando diversificar”, disse Ribas. “Nosso plano estratégico é que as baterias possam representar 25% de nossa receita daqui a 10 anos.”

Um futuro de carregamento ultrarrápido?

Embora adicionar 300 km de autonomia em 15 minutos seja rápido, está muito longe de se preparar para uma viagem em cinco minutos. Aqueles que esperam uma experiência de carregamento como essa podem querer esperar a próxima geração de tecnologias de bateria. Uma maneira de fazer uma bateria de íons de lítio que pode carregar com segurança ainda mais rapidamente é usar materiais alternativos de anodo.

Por exemplo, a startup Echion Technologies, com sede no Reino Unido, desenvolveu um ânodo de nióbio que não promove o revestimento de lítio ou a formação de dendritos. As baterias feitas com este material podem ser carregadas “tão rápido quanto você quiser”, diz o CEO Jean De La Verpilliere.

Seu protótipo de células de bateria pode ser carregado em seis minutos “sem afetar a segurança ou a vida útil da bateria”, segundo o desenvolvedor. No entanto, essa carga rápida tem um preço: os ânodos de nióbio armazenam menos energia por unidade de massa do que os convencionais de grafite. Como os fabricantes de carros elétricos tendem a priorizar baterias densas em energia (que podem durar mais tempo com uma única carga) em vez de baterias de carregamento ultrarrápido, a Echion está atualmente mirando em outros mercados para suas baterias, como armazenamento em rede e ferramentas elétricas.

Eventualmente, De La Verpilliere prevê que uma versão dessas baterias de nióbio pode ser usada em frotas de veículos onde qualquer tempo de inatividade para recarregar custa dinheiro à empresa. Para motoristas individuais que procuram uma maior quantidade de quilowatts, os designs emergentes de baterias de estado sólido são promissores.

Em tais baterias, os íons de lítio fluem através de um eletrólito sólido, geralmente cerâmico, em vez de líquido. Como os eletrólitos líquidos são inflamáveis, isso torna a bateria mais segura. Também abre a possibilidade de usar diferentes materiais anódicos que são mais resistentes ao revestimento de lítio e, portanto, podem ser carregados mais rapidamente.