Principais empresas de baterias de estado sólido moldando o futuro

A corrida para desenvolver baterias de estado sólido de próxima geração está se intensificando, com diversas empresas de baterias de estado sólido fazendo avanços significativos neste campo. Ao contrário das baterias tradicionais de iões de lítio, as baterias de estado sólido utilizam eletrólitos sólidos, que oferecem maior segurança, maior densidade de energia e capacidades de carregamento mais rápidas. Estas características têm atraído a atenção de grandes empresas, levando a um aumento nos esforços de investigação e desenvolvimento. As seções a seguir fornecem uma visão aprofundada de algumas das principais empresas de baterias de estado sólido, suas abordagens exclusivas e seus cronogramas de desenvolvimento, destacando o impacto potencial de suas inovações na indústria de armazenamento de energia.

O que é uma bateria de estado sólido?

Uma bateria de estado sólido é um novo tipo de tecnologia de bateria que utiliza eletrodos sólidos e um eletrólito sólido, ao contrário das baterias convencionais de íons de lítio que dependem de eletrólitos líquidos ou à base de gel. A principal diferença está nos materiais utilizados para transferência de energia. As baterias tradicionais normalmente usam um eletrólito líquido, o que pode causar problemas de segurança, como superaquecimento ou até explosões em condições extremas. Em contraste, os materiais das baterias de estado sólido são geralmente feitos de cerâmica, vidro ou polímeros, que são muito mais estáveis ​​e seguros.

A bateria de estado sólido utiliza esses materiais sólidos para conduzir íons entre os eletrodos, substituindo a solução líquida encontrada em designs de baterias mais antigos. Esta diferença na construção melhora significativamente a segurança, uma vez que os materiais sólidos não são inflamáveis ​​e podem suportar temperaturas muito mais elevadas sem se quebrarem. Como resultado, os materiais da bateria de estado sólido tornam a tecnologia mais confiável, reduzindo o risco de vazamentos, incêndios ou reações químicas.

Outro aspecto importante de uma bateria de estado sólido é sua capacidade de usar metal de lítio como ânodo em vez de grafite. Essa mudança aumenta a densidade de energia, permitindo que a bateria armazene mais energia do mesmo tamanho ou peso. Isto é particularmente benéfico para veículos elétricos (EVs) e eletrônicos portáteis que exigem fontes de energia compactas e de alta capacidade. Ao usar materiais avançados de baterias de estado sólido, os fabricantes podem criar baterias que não são apenas mais seguras, mas também mais leves e duradouras em comparação com as opções tradicionais.

No geral, uma bateria de estado sólido é vista como um substituto promissor para as atuais baterias de íons de lítio devido à sua maior segurança, maior vida útil e maior densidade de energia. À medida que esta tecnologia avança, poderá levar a uma revolução na forma como as baterias são utilizadas em diversas indústrias, desde veículos eléctricos a sistemas de armazenamento de energia renovável.

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Benefícios das baterias de estado sólido

Os benefícios da bateria de estado sólido a tornam um forte candidato como substituto das baterias de lítio em muitas aplicações. Suas vantagens sobre as baterias tradicionais de íons de lítio incluem maior segurança, maior densidade de energia e recursos de carregamento rápido, tornando-a altamente atraente para indústrias que exigem soluções de energia confiáveis ​​e duradouras.

Recursos de segurança aprimorados

Um dos principais benefícios da bateria de estado sólido é o seu perfil de segurança significativamente melhorado. As baterias tradicionais de íons de lítio usam eletrólitos líquidos, que são propensos a superaquecer, vazar ou até mesmo pegar fogo sob certas condições. No entanto, as baterias de estado sólido as substituem por materiais estáveis ​​e não inflamáveis, como cerâmica ou polímeros, reduzindo o risco de fuga térmica e tornando-as mais seguras para uso em ambientes de alto estresse, como veículos elétricos e equipamentos industriais. Além disso, os eletrólitos sólidos são mais resistentes à degradação ao longo do tempo, o que significa uma menor probabilidade de falha mesmo após uso prolongado.

Monitoramento aprimorado da densidade energética

Outro benefício crucial da bateria de estado sólido é a sua maior densidade de energia. Ao utilizar materiais de bateria de estado sólido, como metal de lítio como ânodo, as baterias de estado sólido podem armazenar mais energia por unidade de volume ou peso em comparação com as baterias tradicionais. Esse recurso é especialmente importante para aplicações onde o espaço e o peso são escassos, como veículos elétricos e eletrônicos portáteis. Uma bateria de estado sólido pode potencialmente duplicar ou triplicar a densidade de energia de uma bateria convencional de iões de lítio, oferecendo maior autonomia para VEs ou tempos de utilização mais longos para dispositivos eletrónicos. Além disso, os eletrólitos sólidos utilizados nessas baterias permitem um melhor monitoramento da densidade de energia, permitindo um controle mais preciso sobre os ciclos de carga e descarga da bateria.

Capacidades de carregamento rápido

As baterias de estado sólido também são conhecidas por sua capacidade de carregamento rápido, uma vantagem importante em relação às baterias de lítio convencionais. Devido à sua estrutura única e às propriedades dos materiais das baterias de estado sólido, essas baterias podem suportar movimentos iônicos mais rápidos, reduzindo o tempo necessário para carregar totalmente. Embora as baterias tradicionais possam levar horas para atingir a carga completa, as baterias de estado sólido podem conseguir o mesmo em uma fração do tempo, tornando-as um substituto ideal para baterias de lítio em aplicações onde a recarga rápida é crítica, como veículos elétricos ou sistemas de backup de emergência. .

A combinação de segurança aprimorada, maior densidade de energia e recursos de carregamento rápido posiciona as baterias de estado sólido como a próxima evolução na tecnologia de baterias. À medida que os fabricantes continuam a refinar esta tecnologia, ela tem potencial para servir como um substituto superior para baterias de lítio em vários setores.

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Desafios para acelerar o desenvolvimento de baterias de estado sólido

Embora as baterias de estado sólido tenham demonstrado um potencial significativo como o futuro do armazenamento de energia, ainda existem vários obstáculos a superar. Esses desafios dificultam o processo de aceleração do desenvolvimento de baterias de estado sólido e de obtenção de comercialização em larga escala. As questões vão desde a concorrência com outras tecnologias até às complexidades do processo de produção. Vejamos alguns dos principais desafios enfrentados por pesquisadores e fabricantes.

Tecnologias alternativas disponíveis

Uma das maiores barreiras para acelerar a adoção de baterias de estado sólido é a presença de outras tecnologias concorrentes. As atuais baterias de íon-lítio, por exemplo, têm uma cadeia de fornecimento bem estabelecida, custos mais baixos e já são amplamente utilizadas em muitas aplicações. Como resultado, as baterias tradicionais de iões de lítio ainda dominam o mercado devido ao seu preço acessível e desempenho comprovado. Além do íon-lítio, existem outras tecnologias emergentes, como as baterias de íon-sódio e de lítio-enxofre, que oferecem diversos benefícios. Estas alternativas tornam mais difícil para as empresas justificarem o elevado investimento necessário para desenvolver baterias de estado sólido.

Com mais opções disponíveis, muitos fabricantes hesitam em se comprometer totalmente com a tecnologia de estado sólido. Eles estão avaliando os benefícios das baterias de estado sólido em relação ao potencial de outros sistemas. Até que se possa comprovar que o custo, a segurança e a densidade energética das baterias de estado sólido superam significativamente as opções existentes, o processo de adoção permanecerá lento. Isto significa que acelerar o desenvolvimento exigirá um foco mais forte na pesquisa e na comprovação do valor único dos sistemas de estado sólido em relação a outras tecnologias de baterias.

Técnicas de produção complexas

Outro grande desafio para acelerar o desenvolvimento de baterias de estado sólido é o complexo processo de fabricação. As baterias tradicionais de íon de lítio possuem um processo de produção simplificado que foi otimizado ao longo de décadas. Em contraste, as baterias de estado sólido utilizam um conjunto completamente diferente de materiais de bateria de estado sólido, como cerâmica ou vidro, que são mais difíceis de manusear e mais caros de produzir. A estrutura delicada destes materiais dificulta a manutenção de padrões de alta qualidade durante a fabricação, levando a baixos rendimentos e altos custos.

Além disso, é crucial conseguir uma interface uniforme e estável entre o eletrólito sólido e os eletrodos. Quaisquer defeitos podem causar mau funcionamento ou degradação rápida da bateria. Este requisito de fabricação precisa significa que aumentar a produção não é tão simples como é para baterias convencionais. Os métodos atuais para a criação de baterias de estado sólido geralmente envolvem altas temperaturas e pressões, que são caras e demoradas. Como resultado, acelerar a produção exigiria novas técnicas e inovações que possam reduzir custos e reduzir o tempo necessário para fabricar estas baterias avançadas.

Além disso, as baterias de estado sólido requerem equipamento especializado que não está amplamente disponível, dificultando a entrada de empresas mais pequenas no mercado. Isto resulta numa barreira significativa ao investimento para novos intervenientes, atrasando o progresso global. Para tornar as baterias de estado sólido um produto comercial viável, a indústria precisa de avanços tanto nos materiais como nos processos de fabrico para agilizar a produção e reduzir custos.

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Cronograma da bateria de estado sólido

A Linha do Tempo da Bateria de Estado Sólido mostra como esta tecnologia promissora evoluiu desde os estágios iniciais de pesquisa até sua esperada produção em massa. Apesar dos seus potenciais benefícios em relação às baterias convencionais de iões de lítio, o caminho para a utilização comercial em larga escala tem sido longo e desafiante. Aqui está uma análise mais detalhada do cronograma de desenvolvimento e dos principais marcos das baterias de estado sólido.

Pesquisa e desenvolvimento iniciais (décadas de 1970 a 2000)

O conceito de baterias de estado sólido foi introduzido pela primeira vez na década de 1970, quando os pesquisadores começaram a fazer experiências com materiais de baterias de estado sólido, como cerâmicas e polímeros, para substituir os eletrólitos líquidos usados ​​nas baterias tradicionais. Durante este período, o foco foi principalmente na melhoria da densidade energética e da segurança. No entanto, devido a limitações técnicas e aos elevados custos de produção, as baterias de estado sólido permaneceram em grande parte confinadas a experiências de laboratório.

Avanços Tecnológicos e Protótipos (2010 – 2019)

No início da década de 2010, o interesse na tecnologia de estado sólido ganhou impulso à medida que várias empresas, incluindo a Toyota e a Samsung SDI, começaram a investir pesadamente em pesquisa e desenvolvimento. Eles exploraram vários materiais de baterias de estado sólido e fizeram avanços significativos na composição de eletrólitos sólidos. Em 2017, a Toyota e outros intervenientes importantes desenvolveram com sucesso os primeiros protótipos de estado sólido, provando que estas baterias poderiam ser utilizadas em aplicações do mundo real. Este período marcou um ponto de viragem na Linha do Tempo das Baterias de Estado Sólido, pois demonstrou o potencial para soluções de armazenamento de energia mais seguras e eficientes.

Produção Piloto e Comercialização Inicial (2020 – 2025)

A década de 2020 viu um rápido progresso na comercialização de baterias de estado sólido. Empresas como a QuantumScape e a Solid Power passaram da investigação laboratorial para a produção piloto, com o objetivo de colocar os seus produtos no mercado. Essas empresas fizeram parceria com grandes montadoras como Volkswagen e Ford, com foco no uso de baterias de estado sólido em veículos elétricos (EVs). Até 2025, muitos fabricantes planeiam lançar os seus modelos de baterias de estado sólido de primeira geração para veículos elétricos, visando autonomias de condução mais longas e tempos de carregamento mais rápidos.

Produção em massa e expansão do mercado (2026 – 2030)

O cronograma da bateria de estado sólido sugere que a produção em massa começará por volta de 2026, já que várias empresas líderes, como CATL e BYD, anunciaram planos para lançar linhas de produção em grande escala. Por esta altura, espera-se que as barreiras tecnológicas relacionadas com os materiais das baterias de estado sólido e as técnicas de fabrico sejam resolvidas, tornando estas baterias mais competitivas em termos de custos com as baterias tradicionais de iões de lítio. Este período também verá uma adoção mais ampla em produtos eletrônicos de consumo, sistemas de armazenamento de energia e, potencialmente, na aviação.

Desenvolvimentos Futuros (2030 e Além)

Olhando para o futuro, o foco estará na otimização do desempenho e do custo das baterias de estado sólido. À medida que a produção aumenta e a tecnologia amadurece, espera-se que as baterias de estado sólido substituam as baterias convencionais de iões de lítio numa série de aplicações. Esta transição provavelmente remodelará o cenário do armazenamento de energia, proporcionando soluções energéticas mais seguras e eficientes para indústrias em todo o mundo.

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Melhores empresas de baterias de estado sólido

A ascensão das empresas de baterias de estado sólido está a remodelar a indústria de armazenamento de energia, ultrapassando os limites do que a tecnologia tradicional de iões de lítio pode alcançar. Uma bateria de estado sólido utiliza eletrólitos sólidos em vez de líquidos, oferecendo maior segurança, maior densidade de energia e tempos de carregamento mais rápidos. Esses benefícios chamaram a atenção de grandes players como CATL, BYD e QuantumScape, cada um se esforçando para liderar essa evolução tecnológica. Enquanto estas empresas preparam o caminho a seguir, a MANLY Battery também se prepara para esta transformação. À medida que continuamos desenvolvendo baterias de lítio de última geração, fique conectado para nossas futuras inovações em estado sólido!

CATL

Visão global

CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited) é líder global na fabricação de baterias e um dos players mais influentes nosólidomercado estadual de baterias. A empresa revelou recentemente sua tecnologia de “bateria de estado condensado”, que integra recursos de eletrólitos líquidos e sólidos para oferecer uma solução híbrida. Este design inovador atinge uma densidade de energia de até 500 Wh/kg, posicionando-a como uma das mais avançadas tecnologias de baterias de estado sólido atualmente em desenvolvimento. O foco da CATL é aumentar a densidade e a segurança energética – dois fatores críticos que as baterias tradicionais de íons de lítio muitas vezes lutam para equilibrar.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2023: A CATL apresentou sua bateria de estado condensado, marcando um marco significativo na pesquisa de estado sólido da empresa. A nova tecnologia de bateria utiliza um eletrólito sólido à base de enxofre, que oferece alta condutividade iônica e estabilidade, tornando-a ideal para atingir densidades de energia mais altas, mantendo a segurança.
• 2024: O cientista-chefe da CATL, Wu Kai, anunciou que a tecnologia de bateria de estado sólido da empresa está atualmente em um nível de maturidade “4 em 9”. Esta escala mede o progresso rumo à plena comercialização, com 9 representando a prontidão para a produção em grande escala. A empresa estabeleceu a meta de atingir um nível de maturidade “7 ou 8” até 2027, o que permitiria a produção em pequena escala e estabeleceria a CATL como líder no setor de estado sólido.
• 2027:A CATL pretende atingir um marco significativo ao iniciar a produção em pequena escala de suas baterias de estado sólido. Esta conquista posicionará a CATL como pioneira na indústria, abrindo caminho para uma comercialização mais ampla. A empresa planeia integrar a sua tecnologia de estado sólido numa gama de aplicações, incluindo veículos eléctricos (EV) e sistemas de armazenamento de energia.
• 2030 e além: Até 2030, a CATL espera ter comercializado totalmente sua tecnologia de baterias de estado sólido, atendendo à crescente demanda por soluções de armazenamento de energia mais seguras e eficientes. A estratégia de longo prazo da empresa inclui a expansão da sua oferta de baterias de estado sólido para suportar uma variedade de aplicações, desde veículos elétricos de alto desempenho até sistemas industriais de armazenamento de energia.

BYD

Visão global

A BYD, outro player proeminente entre as empresas de baterias de estado sólido, fez avanços significativos no desenvolvimento de sua própria tecnologia de baterias de estado sólido. Embora a BYD ainda não tenha introduzido um produto comercial de estado sólido, ela tem buscado ativamente um design exclusivo que combine um cátodo ternário (cristal único) com alto teor de níquel, um ânodo à base de silício e um eletrólito à base de enxofre. Espera-se que esta configuração avançada produza densidades de energia superiores a 280 Wh/kg, tornando a BYD um forte concorrente no mercado de baterias de alto desempenho.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2018 – 2022: A BYD lançou as bases para sua pesquisa em baterias de estado sólido, investindo pesadamente em ciência de materiais e estabelecendo parcerias com instituições de pesquisa de ponta. Durante este período, a empresa concentrou-se em refinar suas composições de eletrólitos e eletrodos para aumentar a densidade energética e a segurança.
• 2023: A empresa anunciou oficialmente sua intenção de comercializar baterias de estado sólido e iniciou a prototipagem de suas primeiras células de estado sólido. Os projetos iniciais da BYD mostraram resultados promissores, com densidades de energia ultrapassando as das baterias convencionais de íons de lítio.
• 2027: O primeiro grande marco da BYD é o lançamento planejado da produção em pequena escala de suas baterias de estado sólido. A empresa irá inicialmente concentrar-se na integração destas baterias nos seus modelos de veículos topo de gama para validar o desempenho e a segurança em condições reais.
• 2030: Até 2030, a BYD pretende ter cerca de 40.000 veículos equipados com sua tecnologia de bateria de estado sólido. A empresa planeja expandir a capacidade de produção para atender à crescente demanda por baterias de estado sólido tanto em veículos elétricos quanto em outras aplicações.
• 2033 e além: A meta de longo prazo da BYD é ter 120.000 veículos usando sua tecnologia de estado sólido até 2033. Este cronograma ressalta o compromisso da empresa em se tornar líder entre as empresas de baterias de estado sólido. Os projetos de estado sólido da BYD visam reduzir o risco de fuga térmica – um problema comum em baterias tradicionais de íons de lítio – usando materiais que oferecem melhor gerenciamento térmico e estabilidade.

QuantumScape

Visão global

A QuantumScape, uma startup com sede na Califórnia fundada em 2010, ganhou rapidamente destaque na indústria de baterias de estado sólido. A empresa se concentra no desenvolvimento de baterias metálicas de lítio de estado sólido projetadas especificamente para veículos elétricos (EVs). O que distingue a QuantumScape de outras empresas de baterias de estado sólido é sua arquitetura inovadora “livre de ânodos”, que elimina a necessidade dos tradicionais ânodos de grafite. Em vez disso, a empresa usa metal de lítio como ânodo, combinado com seu separador cerâmico de estado sólido proprietário. Este design exclusivo aumenta significativamente a densidade de energia, a segurança e as velocidades de carregamento, tornando as baterias da QuantumScape uma potencial virada de jogo para o mercado de veículos elétricos.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2010: O QuantumScape foi estabelecido por uma equipe de cientistas da Universidade de Stanford, incluindo Jagdeep Singh, Fritz Prinz e Tim Holme. O objetivo inicial da empresa era desenvolver uma bateria mais segura e de maior capacidade que pudesse superar a tecnologia existente de íons de lítio.
• 2018: O Grupo Volkswagen fez um grande investimento de US$ 100 milhões no QuantumScape para acelerar o desenvolvimento da tecnologia de baterias de estado sólido. Esta parceria teve como objetivo integrar as baterias da QuantumScape nos futuros modelos EV da Volkswagen, permitindo à montadora oferecer autonomias mais longas e tempos de carregamento mais rápidos.
• 2020: A QuantumScape abriu o capital, atraindo mais investidores e ganhando mais apoio financeiro para sua pesquisa e desenvolvimento. Este marco permitiu à empresa intensificar seus esforços e começar a produzir protótipos em estágio inicial.
• 2022: A QuantumScape entregou seu primeiro protótipo de células de bateria de lítio metálico de 24 camadas para testes em vários dos principais fabricantes de equipamentos originais automotivos (OEMs). Estas células demonstraram alta densidade de energia e capacidades de carregamento rápido, validando a abordagem de design exclusiva da empresa. A QuantumScape também fez parceria com a Fluence para explorar o uso de suas baterias de estado sólido em sistemas estacionários de armazenamento de energia, expandindo suas aplicações potenciais para além do setor automotivo.
• 2023: A empresa anunciou resultados de testes bem-sucedidos para suas baterias de amostra A0, alcançando uma alta capacidade de eletrodo positivo de 3,1 mAh/cm². Sob 100% de profundidade de descarga (DoD) e condições de carga C/3 e descarga C/2, as células A0 mantiveram 95% de retenção de capacidade após 1.000 ciclos. Esses resultados mostraram que a tecnologia de estado sólido da QuantumScape estava se aproximando de níveis de desempenho comparáveis ​​aos das baterias de íon-lítio líquido com alto teor de níquel, marcando um avanço significativo na área.
• 2024: A QuantumScape começou a entregar seus protótipos Alpha-2 para clientes selecionados para testes adicionais e integração em plataformas EV. Esta fase permitirá à empresa refinar a sua tecnologia com base em dados do mundo real e preparar-se para a produção em grande escala.
• 2027 – 2030: A QuantumScape planeja alcançar a produção em larga escala de suas baterias de estado sólido até 2030. Este cronograma reflete o foco estratégico da empresa em enfrentar os desafios técnicos remanescentes, como melhorar a escalabilidade da fabricação e garantir durabilidade a longo prazo.

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EVE Energy Co., Ltd.

Visão global

(EVE), fundada em 2001, é um fabricante chinês líder de baterias de estado sólido, conhecido por seu foco em soluções de baterias de alta potência e alta durabilidade. A EVE tem desenvolvido ativamente tecnologia de estado sólido usando eletrólitos sólidos à base de sulfeto e haleto para melhorar o desempenho e a segurança de suas baterias. A estratégia da empresa envolve uma abordagem faseada, começando com baterias semissólidas e fazendo a transição gradual para designs totalmente de estado sólido. Com seus materiais avançados e fortes capacidades de pesquisa, a EVE pretende ser um player dominante no mercado de baterias de estado sólido.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2017: EVE lançou oficialmente seu programa de pesquisa de baterias de estado sólido, com foco no desenvolvimento de eletrólitos sólidos à base de sulfeto. Esta pesquisa em estágio inicial teve como objetivo enfrentar os principais desafios técnicos, como otimizar a composição do eletrólito e melhorar a estabilidade da interface entre o eletrólito sólido e os materiais do eletrodo.
• 2022: EVE fez progressos significativos no desenvolvimento de baterias semissólidas, produzindo com sucesso células protótipo com uma densidade de energia de 330 Wh/kg e um ciclo de vida de mais de 2.000 ciclos. Este design semissólido serviu como uma tecnologia de transição, permitindo à EVE refinar os seus processos e preparar-se para o eventual lançamento de baterias totalmente de estado sólido.
• 2023: Na primeira conferência anual sobre baterias de lítio, a EVE revelou seu roteiro para o desenvolvimento de baterias de estado sólido. A empresa anunciou que seguiria uma estratégia de duas etapas: alcançar avanços nas técnicas de produção até 2026 e lançar um modelo de bateria de estado sólido de alta potência e alta resistência ambiental para veículos elétricos híbridos (HEVs). Este modelo inicial se concentrará em fornecer maior segurança e maior potência para aplicações exigentes.
• 2025: EVE planeja concluir o desenvolvimento de sua bateria semissólida de segunda geração com densidade de energia de 400 Wh/kg. A empresa pretende iniciar os testes de integração de veículos até o final do ano para coletar dados de desempenho e refinar seus projetos.
• 2026: EVE espera alcançar um marco importante ao lançar sua primeira bateria de estado sólido de alta potência para HEVs. Este modelo servirá como um trampolim para o desenvolvimento de baterias de alta densidade energética adequadas para veículos totalmente elétricos (EVs).
• 2028: EVE pretende introduzir uma bateria totalmente de estado sólido com densidade de energia de 400 Wh/kg. Este produto representará o culminar dos seus esforços de I&D e será direcionado para uma gama de aplicações, incluindo veículos elétricos de gama alta e armazenamento em rede.
• 2030 e além: Até 2030, a EVE planeja aumentar a produção e se estabelecer como um importante fornecedor de baterias de estado sólido nos mercados doméstico e internacional. A estratégia de longo prazo da empresa inclui aumentar a densidade energética e a segurança de sua linha de baterias de estado sólido, ao mesmo tempo que reduz custos para tornar essas baterias mais acessíveis.

Samsung SDI

Visão global

A Samsung SDI, uma subsidiária do Grupo Samsung, iniciou sua jornada no desenvolvimento de baterias de estado sólido em 2013. O foco da empresa é criar baterias seguras e de alto desempenho usando materiais avançados como cátodos com alto teor de níquel e eletrólitos à base de sulfeto. Ao aproveitar sua experiência na fabricação de baterias e instalações de pesquisa de ponta, a Samsung SDI pretende produzir baterias que possam superar as baterias convencionais de íons de lítio em densidade de energia, segurança e vida útil.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2013: A Samsung SDI iniciou sua pesquisa inicial em tecnologia de bateria de estado sólido. O objetivo era abordar algumas das principais limitações das baterias de iões de lítio existentes, tais como riscos de segurança e restrições de densidade energética.
• 2018: A empresa intensificou seus esforços investindo pesadamente em projetos de pesquisa em estado sólido. Durante este período, a Samsung SDI também iniciou colaborações com outros fabricantes de baterias sul-coreanos, como LG Chem e SK Innovation, para avançar no desenvolvimento de células de alta densidade energética.
• 2020: A Samsung SDI alcançou um grande avanço ao desenvolver um protótipo de bateria de estado sólido com uma densidade de energia superior a 400 Wh/kg. Esta bateria demonstrou uma potencial autonomia de condução com carga única de mais de 800 quilómetros, tornando-a uma opção viável para veículos eléctricos (EV) que procuram alargar a sua autonomia. O protótipo teve um ciclo de vida de mais de 1.000 ciclos, estabelecendo um novo padrão de desempenho no campo de estado sólido.
• 2023: A Samsung SDI estabeleceu sua primeira linha de produção piloto de estado sólido (conhecida como S-Line) em seu centro de pesquisa em Suwon, Coreia do Sul. Em junho, a empresa produziu suas primeiras amostras de baterias de estado sólido à base de sulfeto, marcando o início da produção pré-comercial. Em agosto, a Samsung SDI anunciou planos para expandir a sua fábrica em Ulsan para acomodar novas linhas de produção de LFP (Fosfato de Ferro e Lítio) e baterias de estado sólido, com o objetivo de duplicar a capacidade da fábrica.
• 2025: Samsung SDI pretende finalizar sua tecnologia de produção em larga escala de baterias de estado sólido. A empresa planeja desenvolver baterias de estado sólido de alta capacidade que possam ser fabricadas em escala, tornando-as prontas para adoção no mercado de massa.
• 2027: A produção em massa em grande escala de baterias de estado sólido está programada para começar nas instalações recentemente ampliadas de Ulsan. A empresa espera atingir uma densidade energética de 900 Wh/L, tornando estas baterias ideais para uma variedade de aplicações, desde veículos elétricos de alto desempenho até sistemas industriais de armazenamento de energia.

Poder Sólido

Visão global

A Solid Power, fundada em 2011 como spin-off da Universidade do Colorado, concentra-se exclusivamente no desenvolvimento de produtos de alto desempenhobateria de estado sólidocélulas e materiais. A empresa conquistou um nicho único usando eletrólitos sólidos à base de sulfeto, conhecidos por sua alta condutividade iônica e segurança. O objetivo da Solid Power é criar baterias de estado sólido que possam ser fabricadas usando linhas de produção de íons de lítio existentes, tornando-as mais fáceis e econômicas de serem ampliadas.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2011: Solid Power foi criado por um grupo de cientistas da Universidade do Colorado. A empresa começou com o objetivo de explorar novos materiais e designs de estado sólido que pudessem superar o desempenho das baterias tradicionais de íons de lítio. Inicialmente, a Solid Power recebeu apoio da Força Aérea dos EUA e da National Science Foundation para desenvolver sua tecnologia principal.
• 2017: Solid Power firmou seu primeiro grande acordo de parceria com a BMW. Esta colaboração permitiu à empresa acelerar o desenvolvimento de protótipos de baterias de estado sólido para o mercado automotivo.
• 2018: A empresa expandiu seu foco de pesquisa introduzindo um segundo produto principal: uma bateria de estado sólido de alta densidade energética usando uma combinação única de cátodos NCM (Níquel Cobalto Manganês) e ânodos à base de silício. Este desenvolvimento atraiu o interesse de outras montadoras, incluindo Ford e SK Innovation.
• 2022: A Solid Power instalou com sucesso sua linha de produção piloto para baterias de estado sólido à base de sulfeto. Esta instalação, com capacidade anual de 15.000 células de bateria, permitiu à empresa produzir seus primeiros protótipos de células para testes e otimização adicional. Durante este ano, a Solid Power também começou a trabalhar em estreita colaboração com a BMW e a Ford para integrar a sua tecnologia de baterias nas suas plataformas de veículos elétricos.
• 2023: Em novembro, a Solid Power anunciou que havia produzido seu primeiro lote de baterias de estado sólido de amostra A, que foram entregues à BMW para testes iniciais e qualificação automotiva. Este marco marcou a entrada da empresa na fase de certificação de veículos, com planos de utilizar estas baterias em projetos de demonstração da BMW. Além disso, a BMW recebeu licença para desenvolver baterias de estado sólido da Solid Power em suas próprias instalações, aprofundando ainda mais a parceria.
• 2025: Solid Power pretende iniciar a produção em larga escala de protótipos de baterias de estado sólido, com foco na melhoria da densidade de energia e na extensão do ciclo de vida. Esta fase envolverá também a otimização da integração de suas células de estado sólido em diversas plataformas automotivas.
• 2026: A empresa planeja aumentar a produção para entregar suas baterias de estado sólido para uso comercial em veículos híbridos e elétricos. Até 2026, as capacidades de produção da Solid Power serão significativamente expandidas para atender à crescente demanda de seus parceiros.
• 2030: A Solid Power espera atingir a produção em massa em grande escala até 2030, com uma meta de densidade energética de 560 Wh/kg. Este nível de desempenho colocaria as baterias de estado sólido da Solid Power entre as soluções de maior densidade de energia disponíveis, tornando-as um forte concorrente nos mercados de veículos elétricos e de armazenamento de energia.

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Solução de energia LG

Visão global

A LG Energy Solution, uma subsidiária da LG Chem, é um dos principais fabricantes globais de baterias, com forte foco em tecnologias de baterias de íons de lítio e de estado sólido. A empresa é conhecida por suas baterias de alta qualidade usadas em veículos elétricos (EVs) e sistemas de armazenamento de energia. Recentemente, a LG Energy Solution tem feito progressos significativos no desenvolvimento de baterias de estado sólido, particularmente nos setores semissólidos e totalmente de estado sólido.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2013: A LG Energy Solution iniciou a sua pesquisa inicial em tecnologia de estado sólido, explorando diferentes composições de materiais e técnicas de produção para melhorar a segurança e o desempenho da bateria.
• 2023: Em setembro, a LG Energy Solution anunciou a construção de uma linha de produção de baterias semissólidas em sua usina de energia de Ochang, visando a produção comercial até 2026. Esta nova instalação se concentrará em baterias semissólidas com uma densidade de energia de cerca de 650 Wh/L. , proporcionando maior produção de energia em comparação com baterias tradicionais de íons de lítio. Na World Power Battery Conference em 2023, a LG Energy Solution revelou o seu plano de comercializar primeiro baterias semissólidas e posteriormente fazer a transição para a tecnologia totalmente de estado sólido.
• 2024: Na exposição “Inter Battery 2024”, a LG Energy Solution destacou os seus esforços para desenvolver baterias de lítio-enxofre como a tecnologia da próxima geração. A empresa pretende iniciar a produção em massa destas baterias até 2027. Ao mesmo tempo, a LG Energy Solution está a trabalhar em duas rotas de baterias de estado sólido: uma bateria de estado sólido de polímero e uma bateria de estado sólido à base de sulfureto. Esta estratégia dupla permite à empresa atender às diversas necessidades do mercado e garantir uma aplicação mais ampla dos seus produtos de estado sólido.
• 2026: A LG Energy Solution planeja atingir a produção em escala comercial de suas baterias semissólidas. A empresa está se concentrando na otimização do uso de ânodos metálicos de silício ou lítio para aumentar ainda mais a densidade de energia, tornando essas baterias mais adequadas para veículos elétricos e aplicações de alto desempenho.
• 2028: A LG Energy Solution pretende lançar uma bateria de polímero de estado sólido com densidade de energia de 750 Wh/L e concluir sua pesquisa em uma bateria de alta capacidade à base de sulfeto até este ano. Estas baterias oferecerão um aumento substancial na capacidade de armazenamento de energia e na segurança, posicionando a LG como líder em tecnologia de baterias de alta densidade energética.
• 2030: A comercialização total das baterias de estado sólido à base de sulfeto da LG Energy Solution está prevista para 2030. O objetivo da empresa é atingir uma densidade de energia superior a 900 Wh/L, tornando estas baterias ideais para veículos elétricos de longo alcance e outras aplicações exigentes. Este desenvolvimento representará um marco significativo, à medida que a LG Energy Solution transita da tecnologia de baterias semissólidas para totalmente em estado sólido, garantindo a sua posição como uma das principais empresas de baterias de estado sólido a nível mundial.

Toyota

Visão global

A Toyota, uma das maiores montadoras do mundo, está na vanguarda da pesquisa de baterias de estado sólido há décadas. O foco da empresa na tecnologia de estado sólido faz parte de sua estratégia mais ampla para liderar o mercado de veículos elétricos e reduzir a dependência das tradicionais baterias de íons de lítio. As baterias de estado sólido da Toyota são conhecidas pela sua alta densidade de energia, capacidade de carregamento rápido e segurança aprimorada. Ao alavancar o seu extenso portfólio de patentes e parcerias, a Toyota pretende levar baterias de estado sólido para produção em massa nos próximos anos.

Cronograma de Desenvolvimento

• 1990: A Toyota começou a pesquisar tecnologia de baterias de estado sólido, tornando-se uma das primeiras empresas a explorar esta área. As primeiras pesquisas focaram na compreensão das propriedades fundamentais dos eletrólitos sólidos e seu potencial para substituir eletrólitos líquidos em baterias convencionais.
• 2008: A Toyota fez parceria com a Ilika, uma empresa de inovação de materiais com sede no Reino Unido, para co-desenvolver baterias de estado sólido. Esta colaboração ajudou a Toyota a avançar na sua compreensão dos materiais de estado sólido e levou ao desenvolvimento dos seus primeiros protótipos de estado sólido.
• 2019: A Toyota apresentou suas primeiras amostras de baterias de estado sólido e demonstrou um protótipo de veículo movido por esta tecnologia. Na mesma época, a Toyota e a Panasonic estabeleceram uma joint venture para acelerar a comercialização de baterias de estado sólido. No final de 2019, a Toyota detinha mais de 1.300 patentes relacionadas com a tecnologia de baterias de estado sólido, tornando-se líder em propriedade intelectual neste campo.
• 2023: In July, Toyota announced that it had developed a breakthrough in solid state battery technology, overcoming the issue of volume expansion that typically shortens the lifespan of these batteries. This new technology allows Toyota’s solid state batteries to be fully charged in under 10 minutes and deliver a range of up to 1,200 kilometers on a single charge. In October, Toyota formed a partnership with Idemitsu Kosan, a leading Japanese chemical company, to establish a small-scale production line for solid-state electrolytes at Idemitsu’s factory in Chiba Prefecture, Japan. This partnership aims to commercialize Toyota’s sulfide-based solid state batteries by 2027.
• 2025: Toyota plans to introduce its first-generation solid state batteries in hybrid electric vehicles (HEVs) by 2025. This will serve as a test phase for the technology, allowing Toyota to refine its designs and gain market feedback before launching full electric vehicles with solid state batteries.
• 2027: Toyota is set to begin mass production of solid state batteries for its electric vehicles. The company’s goal is to offer vehicles with significantly longer range, faster charging, and enhanced safety compared to traditional EV batteries. This timeline will see the introduction of solid state batteries in Toyota’s high-end models, further establishing its dominance in the EV market.
• 2030: A Toyota pretende atingir uma capacidade de produção capaz de equipar 3,5 milhões de veículos anualmente com baterias de estado sólido até 2030. Esta escala permitiria à Toyota manter a sua vantagem competitiva e solidificar a sua posição como líder em tecnologia de baterias de estado sólido.

SK ativado

Visão global

A SK On, uma subsidiária da SK Innovation da Coreia do Sul, está desenvolvendo ativamente tecnologias de baterias de estado sólido para apoiar o futuro dos veículos elétricos (EVs) e dos sistemas de armazenamento de energia. A abordagem da empresa concentra-se em dois tipos principais de baterias de estado sólido: baterias compostas de óxido polimérico e baterias à base de sulfeto. Através de parcerias com instituições de investigação e investimentos significativos em I&D, a SK On pretende alcançar a comercialização antecipada dos seus produtos de estado sólido até ao final desta década.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2023: A SK On anunciou que desenvolveu com sucesso um novo eletrólito sólido à base de óxido com a maior condutividade de íons de lítio do mundo. Este eletrólito, criado em colaboração com a Universidade Dankook, alcançou uma condutividade iônica de 1,7 mS/cm, representando uma melhoria de 70% em relação aos materiais existentes. O novo eletrólito usa LLZO (Óxido de Lítio Lantânio Zircônio) como material de base, o que não apenas aumenta o transporte de íons, mas também proporciona excelente estabilidade química. Isto evita reações indesejadas com materiais catódicos e ajuda a suprimir a formação de perigosos dendritos de lítio, permitindo o uso de ânodos metálicos de lítio em vez de grafite convencional.
• 2024: A SK On está prestes a concluir a construção de seu novo centro de pesquisa de baterias em Daejeon, Coreia do Sul. Esta instalação se tornará um centro crítico para o avanço do desenvolvimento de baterias de estado sólido da empresa. O centro de pesquisa se concentrará no refinamento da microestrutura de eletrólitos sólidos e na melhoria da segurança e durabilidade dos projetos de baterias de estado sólido da SK On.
• 2025 – 2026: SK On planeja produzir seu primeiro protótipo de baterias de estado sólido. Esses primeiros modelos incluirão baterias compostas de óxido de polímero e baterias à base de sulfeto, cada uma visando diferentes segmentos do mercado de EV. Até 2026, a SK On pretende concluir os testes iniciais do protótipo e começar a aumentar a produção para se preparar para a próxima fase de desenvolvimento.
• 2028: A SK On espera iniciar a produção comercial de suas baterias de estado sólido de primeira geração, com foco em veículos elétricos e aplicações de armazenamento de energia de ponta. Os produtos comerciais oferecerão maior densidade de energia, velocidades de carregamento mais rápidas e maior segurança em comparação com as baterias tradicionais de íons de lítio.
• 2029: A comercialização em grande escala é esperada para ambos os tipos de baterias de estado sólido, solidificando a posição da SK On como líder em tecnologia de estado sólido. Com suas fortes capacidades de P&D e parcerias estratégicas, a SK On está preparada para se tornar uma das principaisEmpresas de baterias de estado sólidoimpulsionando o futuro do armazenamento de energia.

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Energia Fatorial

Visão global

A Factorial Energy, uma startup americana fundada em 2020, está rapidamente se destacando na indústria de baterias de estado sólido. A tecnologia exclusiva da empresa, conhecida como Factorial Electrolyte System Technology (FEST), integra materiais eletrolíticos semissólidos e de estado sólido nas linhas de produção de baterias de íons de lítio existentes. Esta abordagem reduz significativamente os custos de produção, ao mesmo tempo que aumenta a densidade energética e a segurança. As baterias de estado sólido da Factorial Energy visam oferecer autonomias de condução mais longas, maior segurança e compatibilidade com processos de fabricação padrão, tornando-as um forte concorrente no mercado.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2020: A Factorial Energy foi fundada em Woburn, Massachusetts, com o objetivo de comercializar sua tecnologia proprietária FEST. O foco inicial da empresa foi o desenvolvimento de um processo de fabricação escalonável e econômico para integração de eletrólitos de estado sólido em células de bateria de íons de lítio. Ao utilizar o FEST, a Factorial teve como objetivo criar baterias que oferecessem 20-50% mais alcance do que as baterias tradicionais de íons de lítio, sem comprometer a segurança ou o ciclo de vida.
• 2022: A Factorial Energy garantiu US$ 200 milhões em financiamento da Série D, liderado pelas gigantes automotivas Mercedes-Benz e Stellantis. Esta injeção de capital acelerou os esforços de P&D da empresa e permitiu a construção de uma nova linha piloto de baterias de estado sólido. As parcerias com estes grandes fabricantes de automóveis também abriram caminho para a Factorial testar a sua tecnologia de baterias em aplicações veiculares do mundo real.
• 2023: Em outubro, a Factorial Energy entregou suas primeiras células de amostra A de estado sólido de metal de lítio de 100 Ah para testes em parceiros automotivos. Isto marcou um marco significativo no desenvolvimento da Factorial, pois estas amostras demonstraram o potencial da tecnologia FEST para fornecer altas densidades de energia e ciclo de vida longo. Simultaneamente, a empresa anunciou progresso em sua linha de montagem de baterias de estado sólido de 200 MWh em Methuen, Massachusetts, que, quando concluída, será a maior instalação de produção de baterias de estado sólido nos EUA.
• 2025: A Factorial Energy planeja concluir a instalação de sua linha de produção e iniciar a fabricação em baixo volume de baterias semissólidas usando sua tecnologia FEST. Esta fase verá também a integração das baterias da Factorial na primeira geração de protótipos EV da Mercedes-Benz e Stellantis, permitindo testes e validação extensivos.
• 2026 – 2028: Factorial will ramp up production and transition from semi-solid to fully solid state batteries. By 2028, the company expects to achieve full commercialization of its solid-state products, with a focus on high-energy-density cells that offer greater safety and performance than current lithium-ion batteries.
• 2030 e além: Factorial aims to be a leading supplier of solid state batteries for the global EV market by 2030. With its FEST technology and strong partnerships, Factorial Energy plans to compete with larger Solid State Battery Companies by offering high-quality batteries that meet the stringent safety and performance requirements of the automotive industry.

Sunwoda

Visão global

Sunwoda, a leading Chinese battery manufacturer, is actively developing solid state battery technology to meet the growing demand for high-energy-density batteries in electric vehicles (EVs) and energy storage systems. The company’s solid state battery efforts focus on enhancing energy density, reducing costs, and building partnerships to accelerate development. Sunwoda has outlined a clear roadmap for its solid state batteries, with production capabilities expected to ramp up significantly by 2026.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2023: Sunwoda deu um passo importante ao assinar um acordo de colaboração com o Laboratório de Materiais do Lago Songshan em Dongguan. A parceria visa construir uma plataforma partilhada de investigação e desenvolvimento dedicada a baterias de estado sólido, permitindo que ambas as partes reúnam os seus recursos e conhecimentos. Este acordo marcou o início da abordagem estruturada da Sunwoda para inovação em baterias de estado sólido.
• 2024: A empresa anunciou que concluiu o desenvolvimento de suas baterias semissólidas de primeira geração, atingindo uma densidade energética de 300 Wh/kg. O foco estava na otimização do eletrólito à base de polímero para garantir segurança e desempenho, mantendo os custos competitivos. O próximo passo foi desenvolver baterias de segunda geração com densidades de energia ainda maiores.
• 2025: Sunwoda atingiu um marco com suas baterias semissólidas de segunda geração entrando em produção piloto. Essas baterias, com densidade energética de 400 Wh/kg, começaram a passar por testes de integração veicular com parceiros automotivos. A empresa também anunciou que obteve validação laboratorial para suas baterias de estado sólido de terceira geração, que utilizam um eletrólito composto de polímero e oferecem uma densidade de energia alvo de 500 Wh/kg. Isto marcou um grande salto nas capacidades técnicas da Sunwoda e a posicionou para competir com outras empresas líderes em baterias de estado sólido.
• 2026: Espera-se que a linha de produção de baterias de estado sólido da Sunwoda atinja uma capacidade anual de 1 GWh. Esta nova instalação se concentrará em baterias de estado sólido de terceira geração com uma meta de densidade energética aumentada de 500 Wh/kg e uma capacidade de célula de 60 Ah. A empresa também planeia reduzir o custo destas baterias para 2 RMB/Wh, tornando-as mais acessíveis a uma gama mais ampla de fabricantes de veículos elétricos.
• 2028 – 2030: A Sunwoda está preparada para lançar suas baterias de estado sólido de quarta geração, apresentando um ânodo de metal de lítio e uma densidade de energia projetada de 700 Wh/kg. Este desenvolvimento irá melhorar significativamente a autonomia e as velocidades de carregamento dos EVs equipados com baterias Sunwoda. Até 2030, a empresa pretende ser uma das principais empresas de baterias de estado sólido em termos de tecnologia e capacidade de produção, fornecendo baterias de estado sólido para OEMs automotivos globais.

Gotion Hi-Tech

Visão global

Gotion Hi-Tech, outro fabricante líder de baterias na China, vem desenvolvendo ativamente sua própria tecnologia de baterias de estado sólido. O foco principal da empresa é alcançar altas densidades de energia e ciclo de vida longo usando eletrólitos sólidos avançados à base de sulfeto. O programa de estado sólido da Gotion Hi-Tech, lançado em 2017, teve um rápido progresso nos últimos anos, culminando com o lançamento de sua bateria de estado sólido “Jinshi” (Pedra Dourada) em 2023.

Cronograma de Desenvolvimento

• 2017: A Gotion Hi-Tech iniciou oficialmente seu programa de desenvolvimento de baterias de estado sólido, com foco em eletrólitos à base de sulfeto. Os primeiros esforços de pesquisa da empresa centraram-se na melhoria da estabilidade e da condutividade iônica de materiais de sulfeto para permitir baterias mais seguras e de maior capacidade.
• 2023: Em maio, a Gotion Hi-Tech revelou sua primeira bateria totalmente de estado sólido, denominada bateria “Jinshi”. Esta bateria apresenta uma densidade de energia de 350 Wh/kg e 800 Wh/L, que é cerca de 40% maior que as baterias ternárias convencionais de íons de lítio. A bateria “Jinshi” também possui um ciclo de vida de mais de 3.000 ciclos, tornando-a altamente competitiva em termos de desempenho e longevidade. O lançamento desta bateria marcou um avanço significativo para a Gotion Hi-Tech, posicionando-a como um sério concorrente entre outras empresas de baterias de estado sólido.
• 2024: Após o lançamento bem-sucedido da bateria “Jinshi”, a Gotion Hi-Tech começou a ampliar sua linha de produção piloto. A empresa se concentrou no refinamento dos materiais da bateria, incluindo o desenvolvimento de cátodos de cristal único ultrafinos revestidos com filme e um ânodo de silício mesoporoso 3D. Estas inovações contribuíram para uma melhor retenção de energia e capacidades de carregamento mais rápidas, tornando a bateria “Jinshi” adequada para uma gama mais ampla de aplicações, desde veículos elétricos até armazenamento na rede.
• 2027: A Gotion Hi-Tech planeja realizar testes de integração de veículos em pequena escala usando suas baterias de estado sólido “Jinshi”. Esta fase permitirá à empresa reunir dados sobre o desempenho da bateria em condições reais e fazer os ajustes necessários antes da produção em grande escala. Se for bem-sucedida, a Gotion Hi-Tech começará a se preparar para a produção em massa, visando uma densidade de energia de 350 Wh/kg como base para seus produtos comerciais.
• 2030: A empresa pretende atingir a produção em massa de suas baterias de estado sólido até 2030. Com a cadeia industrial se tornando mais madura, a Gotion Hi-Tech espera oferecer baterias de estado sólido com uma densidade de energia consistente de 350 Wh/kg em toda a sua linha de produtos. . O objetivo de longo prazo da empresa é aumentar a densidade de energia para 400 Wh/kg, mantendo ao mesmo tempo uma densidade de energia no nível do sistema de 280 Wh/kg, permitindo que os veículos alcancem uma autonomia de até 1.000 quilômetros com uma única carga.

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Conclusão

À medida que a tecnologia de baterias de estado sólido continua a evoluir, os principais players como CATL, BYD, QuantumScape e outros estão ampliando os limites do que é possível. Cada uma dessas empresas de baterias de estado sólido desenvolveu estratégias e tecnologias distintas para enfrentar os desafios de segurança, densidade energética e comercialização. O progresso alcançado por estas empresas não só prepara o terreno para uma nova era na tecnologia de baterias, mas também promete revolucionar a forma como a energia é armazenada e utilizada em vários setores. À medida que a produção em massa e a adoção comercial aumentam, as baterias de estado sólido poderão em breve tornar-se o padrão para soluções energéticas de alto desempenho, fornecendo energia mais segura e eficiente para tudo, desde veículos elétricos a sistemas de energia renovável.