"Gigafactories" podem um dia produzir milhões de baterias de veículos elétricos no Reino Unido. O governo já comprometeu o país a proibir a venda de carros novos com motores a gasolina e diesel até 2030, então parece que os veículos elétricos (ou EVs, como costumam ser abreviados) provavelmente substituirão grande parte da frota atual.
A montadora Nissan prometeu aumentar a produção de veículos elétricos em sua fábrica de Sunderland, no nordeste da Inglaterra, enquanto seu parceiro industrial deve construir uma fábrica de baterias elétricas nas proximidades. Enquanto isso, em Cheshire, a proprietária da Vauxhall, Stellantis, anunciou que investirá £ 100 milhões (US$ 139 milhões) na construção de vans e carros elétricos em sua fábrica em Ellesmere Port.

Como serão todas essas baterias? A maioria dos EVs hoje usa baterias de íon de lítio, mas elas têm várias limitações. Felizmente, cientistas e engenheiros estão explorando várias maneiras de superar esses desafios que podem ajudar a impulsionar a conversão de carros em eletricidade.

As baterias de íons de lítio foram comercializadas pela primeira vez pela Sony em 1991 e se tornaram a bateria recarregável mais prevalente em veículos, assim como em telefones celulares e laptops. Eles são mais eficientes e têm vida útil mais longa – entre 15 e 20 anos, cerca de três vezes maior do que uma bateria de chumbo-ácido tradicional. Fundamentalmente, as baterias de íons de lítio armazenam mais energia e também são muito mais leves, o que significa que um veículo equipado com uma usa menos energia para se mover.

As baterias geram energia movendo partículas carregadas chamadas íons para frente e para trás entre dois eletrodos. Quando a bateria é carregada, os íons de lítio passam de um eletrodo composto de óxido metálico para um eletrodo de grafite. Quando a bateria é descarregada para alimentar o carro, os íons de lítio vão para o outro lado, fazendo com que os elétrons fluam no circuito elétrico conectado.

O futuro das baterias EV

Para tornar as baterias de íons de lítio mais baratas, cientistas da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos EUA, estão analisando baterias de fosfato de ferro e lítio, que usam diferentes elementos de eletrodo. Este modelo de bateria é muito mais barato e seguro do que as baterias de óxido de cobalto manganês e níquel-lítio amplamente usadas, e tem o potencial de alimentar um carro por 250 milhas com apenas dez minutos de carga.

A ansiedade em torno da faixa que os EVs totalmente carregados podem cobrir também está levando as montadoras a desenvolver baterias que usam um componente sólido que separa os eletrodos, em vez de um líquido. Estes são mais seguros e podem alimentar EVs por mais de 300 milhas com uma única carga.

Mas as baterias de lítio têm um problema. O lítio é um elemento relativamente raro na Terra em comparação com a maioria dos minerais de uso comum. À medida que a demanda por baterias aumenta, o preço do lítio aumentará acentuadamente. Isso levou os geólogos a procurar novas fontes de lítio em todo o mundo, muitas vezes com seus próprios custos elevados. Por exemplo, a extração de lítio das salinas no Chile consome muita água, que é escassa por lá. O cobalto também é escasso em comparação com metais semelhantes como o ferro, e os minérios estão concentrados na região politicamente instável do Congo, na África.

Uma solução pode ser aproveitar melhor o que já temos. Com mais de um milhão de carros elétricos vendidos em todo o mundo em 2017, um número aumentando rapidamente, os cientistas estão estudando como reciclar o lítio em grande escala. Alguns estão considerando se as bactérias podem ajudá-los a conseguir isso.

No futuro, será importante projetar baterias que possam ser facilmente desmontadas, para reutilizar os metais que contêm. O lítio também é um metal muito reativo, apresentando desafios para as pessoas encarregadas de manuseá-lo.

Existem também alternativas potenciais ao lítio. Por exemplo, as baterias de íons de sódio estão atraindo o interesse dos fabricantes de veículos elétricos devido ao seu custo mais baixo. Eles funcionam de maneira semelhante às baterias de íons de lítio, mas o sódio é mais pesado e armazena menos energia.

Um pouco mais longe no futuro estão as baterias multivalentes, onde o íon que se move entre os eletrodos tem uma carga maior que o lítio e, portanto, fornece mais de um elétron cada ao circuito. Existem desafios substanciais para os cientistas superarem com essas baterias, mas elas podem fornecer armazenamento de energia ainda maior.

Construir carros elétricos suficientes a um preço que os torne mais baratos do que as alternativas movidas a combustíveis fósseis é um grande desafio. Na vanguarda da pesquisa de baterias, os cientistas estão trabalhando para resolver esse problema e revolucionar a forma como viajamos.