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Nas estradas atuais, duas categorias distintas de veículos dominam:Veículos Elétricos (EVs) e carros convencionais com motor de combustão interna (ICE). Embora partilhem um objetivo comum – transportar passageiros – existem diferenças profundas na forma como se alimentam, especialmente quando se trata de tecnologia de baterias.
Tanto os EVs quanto os carros ICE dependem de baterias para armazenar energia elétrica. As baterias EV são carregadas a partir de fontes externas, como carregadores domésticos ou estações públicas. Os carros ICE, por outro lado, utilizam uma bateria de chumbo-ácido que é constantemente recarregada pelo alternador do motor. Uma vez carregada, qualquer uma das baterias garante que os sistemas elétricos do veículo operem independentemente da rede. As semelhanças param por aí; as diferenças começam.
Do ponto de vista da engenharia, as baterias são essencialmente de mundos diferentes. A bateria de um VE é comparável a um colchão duplo – meia tonelada de peso, composto por centenas de células e construído com uma variedade de metais raros. A bateria de um carro ICE é uma unidade simples de chumbo-ácido, pequena, barata e bem compreendida. Para destacar as disparidades, vamos examiná-las através de três lentes:química, tamanho e capacidade energética.
Diferenças na química:chumbo versus lítio
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As baterias de chumbo-ácido, utilizadas em veículos ICE há mais de um século, contêm dióxido de chumbo, sulfato de chumbo, ácido sulfúrico e chumbo puro. Os eletrodos são principalmente óxidos de chumbo, ocasionalmente misturados com estanho, antimônio ou cálcio. O resto da bateria é normalmente de plástico.
Os VE utilizam quase universalmente química de iões de lítio. As baterias de íons de lítio são valorizadas por seu peso leve e alta densidade de energia, o que as torna ideais também para smartphones, tablets e laptops. Além do lítio, as baterias de veículos elétricos geralmente incorporam manganês, cobalto, níquel e compostos à base de carbono, como grafite e aço. Embora não sejam classificados como metais de terras raras, muitos destes materiais são escassos, razão pela qual as baterias usadas de veículos elétricos são frequentemente recicladas pelo seu valioso conteúdo.
As baterias de chumbo-ácido também são amplamente recicladas – cerca de 99% das unidades gastas são recuperadas como chumbo. Embora o processo de extração seja barato, apresenta riscos ambientais e de saúde significativos, que podem compensar os benefícios da reciclagem.
Diferenças nas dimensões:tamanho da torradeira versus tamanho do colchão
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As baterias ICE são projetadas apenas para alimentar a eletrônica e a ignição de um carro e são recarregadas continuamente enquanto o motor funciona. As baterias EV, no entanto, devem fornecer energia suficiente para movimentar todo o veículo durante horas sem carga. Este requisito leva a um aumento maciço em tamanho e peso.
Uma bateria de chumbo-ácido padrão normalmente pesa de 30 a 50 libras. Uma bateria EV pode variar de 1.000 a 2.000 libras. Para dar um exemplo concreto, a bateria do Nissan Leaf de 40 kWh mede aproximadamente 62×47×10,5 polegadas – cerca de 30.000 polegadas cúbicas, o tamanho de um colchão duplo.
As baterias dos veículos elétricos são frequentemente escondidas sob o piso do veículo para maximizar o espaço e distribuir o peso de forma eficiente. Este posicionamento também ajuda a proteger a mochila contra impactos e mantém o centro de gravidade do veículo baixo.
Diferenças de capacidade:mover um carro versus ligar o rádio
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As baterias de íons de lítio apresentam uma densidade de energia de cerca de 150–250Wh/kg, em comparação com 30–40Wh/kg para chumbo-ácido. Têm também uma densidade de massa mais baixa (o lítio é menos denso que o chumbo), tornando as baterias de veículos elétricos mais eficientes em termos energéticos e de espaço.
As capacidades típicas das baterias de veículos elétricos variam de 75 kWh a 135 kWh, com caminhões elétricos maiores ultrapassando 200 kWh. Uma única carga pode fornecer um alcance de aproximadamente 200 milhas. Em contraste, uma bateria de chumbo-ácido padrão de 12 V comporta cerca de 48Ah, o que equivale a pouco menos de 0,6 kWh. Para igualar a energia de uma bateria EV de 100 kWh, seriam necessárias mais de 160 baterias de chumbo-ácido.
