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Autonomia de 1.300 quilômetros! Porsche aposta em nova bateria de lítio
Índice
Recentemente, de acordo com relatos do Carscoops, a Porsche planeja fabricar carros elétricos com autonomia superior a 807 milhas (cerca de 1.300 quilômetros) a médio prazo. Curiosamente, esses carros elétricos serão equipados com baterias de lítio, não baterias de estado sólido.
Então, como a Porsche realizará esse feito tecnológico em baterias? Reportagens do Carscoops sugerem que a Porsche acredita que uma das abordagens está na otimização dos materiais dos ânodos.
Atualmente, a Porsche está desenvolvendo materiais para ânodos de silício. Esse desenvolvimento permitiria aumentar em dez vezes a densidade de armazenamento de energia da bateria. Além disso, a bateria teria recursos de carregamento rápido, permitindo que ela passasse de 5% para 80% em 15 minutos.
No entanto, há um problema claro com este material de ânodo de silício. Ele pode se expandir em 300% ao absorver lítio, afetando diretamente a vida útil da bateria. Para resolver isso, a Porsche está pesquisando materiais de ânodo com teor de silício de até 80%. Simultaneamente, eles estão aumentando o teor de níquel nos materiais do cátodo para alcançar uma maior capacidade de carga.
Além disso, o relatório também menciona que a Porsche está desenvolvendo baterias avançadas de estado sólido com uma densidade energética 50% maior.
Reservas tecnológicas de baterias de lítio da Porsche
Uma análise do arsenal tecnológico de baterias da Porsche mostra que ele segue dois caminhos principais: baterias de lítio com ânodo de alto teor de silício e baterias de estado sólido. O objetivo é atingir alta densidade energética e carregamento ultrarrápido para atender à demanda por autonomia ultra-alta. No entanto, isso levanta questões. Quanto maior a autonomia, maiores o peso e o custo da bateria. Esta é uma direção comum de pesquisa e desenvolvimento para fabricantes de baterias e montadoras: como atingir maiores autonomias sem aumentar custos e peso.
Um ponto a ser destacado é que a Porsche é conhecida como a empresa de carros de luxo mais lucrativa do mundo. Isso significa diretamente que ela pode arcar com custos relativamente altos de pesquisa, desenvolvimento e fabricação.
De acordo com dados oficiais da Porsche, no primeiro trimestre de 2023, a empresa obteve uma receita comercial de 10,1 bilhões de euros, um aumento de 25,51 TP3T em relação ao ano anterior; um lucro de vendas de 1,84 bilhão de euros, um aumento de 25,41 TP3T em relação ao ano anterior; e um fluxo de caixa líquido de 1,43 bilhão de euros em operações com automóveis, um aumento significativo de 83,61 TP3T em relação ao ano anterior.
Tendo em vista o roteiro da tecnologia de baterias, a Porsche já começou a fazer acordos de investimento.
Na área de baterias de lítio com ânodo de alto teor de silício, a Porsche participou da rodada de financiamento Série C da desenvolvedora americana de baterias de lítio-silício Group14 Technologies em maio passado. A empresa investiu $100 milhões na produção de materiais de ânodo de silício.
Dados revelam que o Group14 foi desmembrado da EnerG2, uma empresa que desenvolve e fabrica materiais de carbono. Em 2019, o Group14 realizou uma rodada de financiamento Série A, captando $18 milhões. Os investidores incluíam a CATL, a Showa Denko do Japão, a Cabot e a BASF.
Atualmente, o Group14 possui duas fábricas independentes. Uma é a primeira fábrica de materiais para baterias, inaugurada em abril de 2021, e a outra, de acordo com o CEO Rick Luebbe, será construída no leste do estado de Washington. Esta segunda fábrica será parcialmente financiada pelo investimento da Série C.
A Porsche já definiu o destino dos materiais dos ânodos de silício do Group14 — o Group14 fornecerá produtos para o Cellforce Group. O Cellforce Group é uma joint venture fundada pela Porsche e pela Customcells Holding, fabricante alemã de baterias especiais, em 2021. A empresa planeja desenvolver e produzir baterias de alto desempenho usando ânodos de silício para produção em pequenas séries, carros de corrida e veículos de alto desempenho no futuro.
Em termos de baterias de estado sólido, o Grupo Volkswagen, controladora da Porsche, investe na fabricante de baterias de estado sólido QuantumScape desde 2018, tornando-se seu maior acionista. A QuantumScape anunciou em dezembro de 2020 que havia resolvido os problemas técnicos das baterias de estado sólido com densidade energética superior a 1000 Wh/L e planeja iniciar a produção em massa de baterias de estado sólido entre 2024 e 2025. O Grupo Volkswagen planeja usar essas baterias em seus modelos.
Outras montadoras assumem a liderança na tecnologia de baterias
Nas duas rotas de tecnologia de baterias nas quais a Porsche está apostando, outras montadoras também fizeram acordos, e seu tempo de aplicação pode ser maior que o da Porsche.
Em 22 de julho de 2021, Sajjad Khan, CTO da Mercedes-Benz, afirmou que as baterias de próxima geração ajustariam a composição química de acordo com as necessidades dos clientes em diferentes mercados. A empresa cooperará com empresas de materiais para baterias, como a Sila Nano, para aumentar a densidade energética da bateria para 900 Wh/L por meio da tecnologia de ânodo à base de silício. A Mercedes-Benz planeja fortalecer sua cooperação com parceiros para promover ainda mais a tecnologia de ânodo com alto teor de silício.
A Sila Nano é uma startup sediada na Califórnia, fundada por um ex-engenheiro da Tesla, com participação da Mercedes-Benz no seu investimento.
Em maio de 2022, foi noticiado que a Mercedes-Benz começaria a usar uma nova bateria de alta densidade energética com ânodo à base de silício em seu Classe G a partir de 2025. Essa bateria tem uma densidade energética 20-40% maior do que baterias similares disponíveis atualmente. Segundo fontes internas, essa bateria é fornecida pela CATL e os materiais do ânodo são da Sila Nano.
As últimas notícias são que os materiais de ânodo à base de silício e as baterias de titânio e silício da Sila Nano começarão a ser produzidos em massa este ano, e a bateria de suporte para o Mercedes-Benz EQG G que será lançado em breve será a primeira a usar os novos materiais de bateria.
A pesquisa e o desenvolvimento de baterias de estado sólido estão acelerando em todo o mundo. China, Japão, Coreia do Sul, Europa e Estados Unidos têm indicadores e expectativas claros para baterias de estado sólido, bem como planos em nível nacional.
Em fevereiro deste ano, a Nissan disse que fabricaria o primeiro lote de baterias de estado sólido, que não contêm fluidos e são de custo relativamente baixo, em 2025 e planeja produzir um novo veículo elétrico alimentado por baterias de estado sólido em 2028.
A Toyota detém atualmente o maior número de patentes para baterias de estado sólido no mundo. A empresa planeja produzir baterias de estado sólido em massa em pequena escala antes de 2025 e atingir uma produção em massa estável até 2030.
A China é única por ser o único país do mundo a optar por uma rota eletrólito híbrido sólido-líquido utilizando compostos de óxido e polímero. Atualmente, Weilan New Energy, Qingtao Energy, Zhejiang Fengli e Huineng Technology são as quatro principais empresas de baterias de estado sólido que entraram na fase de produção em massa e no processo de novo financiamento para listagem.
Em novembro do ano passado, a Weilan New Energy produziu em massa com sucesso uma bateria de estado sólido para veículos com 360 Wh/kg. Isso permite que um veículo elétrico alcance uma autonomia de 1.000 km com uma única carga. Recentemente, o último anúncio de mudanças e expansões do Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação (MIO) revelou que três modelos da NIO começarão a usar baterias semissólidas, e todos os três modelos contaram com a Weilan New Energy como fornecedora de baterias.
A Qingtao Energy foi a primeira a industrializar baterias de lítio de estado sólido em 2018 e construiu a primeira bateria de estado sólido bateria de lítio linha de produção no país. Possui um sistema de produtos diversificado, incluindo baterias semissólidas de primeira geração (teor líquido entre 5% e 15%, densidade energética de 240-420 Wh/kg), baterias quase sólidas de segunda geração (teor líquido inferior a 5%, densidade energética de 400-500 Wh/kg) e baterias totalmente sólidas de terceira geração (sem líquido, densidade energética superior a 500 Wh/kg). A bateria totalmente sólida de terceira geração concluiu a verificação em laboratório e está atualmente trabalhando no projeto da linha de produção e no desenvolvimento do processo.
A Zhejiang Fengli é uma subsidiária da Ganfeng Lithium, sendo a principal responsável pela P&D e promoção de mercado de baterias de estado sólido. Em 19 de maio, o relatório de pesquisa de investidores da Ganfeng Lithium declarou que a bateria híbrida sólido-líquido de primeira geração da empresa iniciou a produção em massa, com densidade de energia que pode atingir 260 Wh/kg ou mais. A capacidade de projeto atual é de 4 GWh por ano e está em fase de aumento de capacidade. A bateria híbrida de estado sólido de segunda geração utiliza lítio metálico como ânodo, com densidade de energia superior a 400 Wh/kg. O desempenho de segurança atende plenamente aos requisitos do veículo, e o desempenho do ciclo de vida da bateria de amostra de P&D atendeu aos requisitos da montadora.
Em 2022, a bateria híbrida sólido-líquido da Ganfeng Lithium foi fornecida ao carro elétrico Dongfeng E70. Além disso, o SUV elétrico puro Seres-5, equipado com a bateria híbrida ternária sólido-líquido da Ganfeng Lithium, tem lançamento previsto para 2023.
A Huineng Technology começou a produzir baterias de estado sólido em 2017. Os produtos atuais incluem baterias de estado sólido de ânodo de silício, baterias de estado sólido de ânodo de lítio metálico e baterias de estado sólido baseadas em tecnologia bipolar.
A fábrica G1, localizada em Taoyuan, Taiwan, tem capacidade de produção anual de 40 GWh, utilizada principalmente em eletrônicos de consumo e produtos eletrônicos vestíveis. A fábrica G2, atualmente em construção, produzirá baterias de estado sólido para veículos elétricos. Em 13 de maio, segundo uma reportagem da mídia francesa, a Huineng Technology planeja investir 5,2 bilhões de euros na construção de uma nova superfábrica de baterias em Dunquerque, no norte da França. Além disso, a Huineng Technology firmou acordos de cooperação com a Mercedes-Benz, a NIO e a Skywell Auto.
