Ânodos de silício estão à frente das baterias de estado sólido na corrida para alimentar EVs

Os ânodos de silício parecem estar liderando a corrida para comercializar tecnologias de baterias de próxima geração para veículos elétricos.

O burburinho em torno dos ânodos à base de silício, que prometem maior potência e capacidade de carregamento mais rápido para veículos elétricos, tem crescido nos últimos meses – no momento em que o entusiasmo em torno das baterias de estado sólido parece ter diminuído.

Vem como aumentando as vendas de EV continuar a aumentar a procura global de baterias, levando os gigantes automóveis a unirem-se aos principais fabricantes de células no caminho para a eletrificação total.

Embora alguns OEMs (fabricantes de equipamentos originais) tenham negócios assinados com desenvolvedores de baterias de estado sólido, montadoras como Mercedes, Porsche e GM todos apostaram alto em ânodos de silício para proporcionar mudanças transformadoras na ciência por trás dos VEs.

Um recente relatório da consultoria IDTechEx descreveu a promessa de materiais avançados de ânodo de silício como “imensa” para melhorar áreas críticas do desempenho da bateria, observando que esse potencial não passou despercebido pelos fabricantes de automóveis e pelos principais participantes da indústria de baterias.

Advertiu, no entanto, que desafios como o ciclo de vida, o prazo de validade e – talvez o mais importante – o custo, precisam de ser abordados para uma adoção generalizada.

Venkat Srinivasan, diretor do Centro Colaborativo para Ciência de Armazenamento de Energia do Laboratório Nacional Argonne do governo dos EUA, em Chicago, disse que os ânodos de silício parecem ter vantagem sobre as baterias de estado sólido.

“Se houver uma corrida de cavalos, o silício parece estar à frente, pelo menos neste momento, mas não comercializamos nenhum deles”, disse Srinivasan à CNBC por videoconferência.

Srinivasan disse que há cinco anos as baterias de ânodo de silício tinham uma vida útil de aproximadamente um ano, mas dados recentes parecem mostrar uma melhoria dramática na durabilidade destes materiais, com alguns testes agora projetando uma vida útil de três a quatro anos.

Ao contrário do ciclo de vida de uma bateria, que conta o número de vezes que ela pode ser carregada e descarregada, o calendário de vida mede a degradação ao longo do tempo. Normalmente, a vida útil de uma bateria refere-se ao período em que ela pode funcionar com mais de 80% de sua capacidade inicial, independentemente de seu uso.

Srinivasan disse que as baterias de estado sólido, há muito anunciadas como “Santo Graal“da condução sustentável, ainda têm um longo caminho a percorrer antes de poderem igualar o recente progresso alcançado pelos ânodos de silício.

“Essa transição ainda precisa ser feita em estado sólido com suas baterias de metal e é por isso que acho que você está ouvindo das pessoas que, ei, parece que essa promessa não deu certo”, disse Srinivasan.

“Isso não significa que não chegaremos lá. Isso pode acontecer em alguns anos. Significa apenas que parece que hoje o silício está em uma parte diferente do nível de prontidão tecnológica.”

Analistas dizem que os ânodos de silício teoricamente oferecem 10 vezes a densidade de energia do grafite, que hoje é comumente usado em ânodos de baterias. No entanto, esses mesmos materiais normalmente sofrem degradação rápida quando muito silício é usado.

“Ânodos de silício e baterias de estado sólido são duas tendências tecnológicas emergentes no mercado de baterias EV que visam ultrapassar os limites das células de bateria de alto desempenho”, disse Rory McNulty, analista de pesquisa sênior da Benchmark Mineral Intelligence, à CNBC por e-mail.

Normalmente, o melhor desempenho da bateria custa a longevidade ou a segurança, disse McNulty. Os ânodos de silício, por exemplo, incham significativamente durante o carregamento, o que reduz a longevidade da bateria.

Em comparação, McNulty disse que as baterias de estado sólido melhoram muito a estabilidade do eletrólito em materiais de eletrodo de alto desempenho, combatendo os desafios do uso de materiais de alta densidade de energia, como silício e lítio.

Como o nome sugere, as baterias de estado sólido contêm um eletrólito sólido, feito de materiais como a cerâmica. Isso as torna diferentes das baterias convencionais de íons de lítio, que contêm eletrólito líquido.

do Japão A Toyota e a Nissan afirmaram que pretendem trazer baterias de estado sólido para produção em massa nos próximos anos, enquanto a chinesa SAIC Motor Corp. supostamente disse no início de setembro que sua marca MG equiparia os carros com baterias de estado sólido nos próximos 12 meses.

No entanto, os analistas permanecem céticos sobre quando as baterias de estado sólido chegarão realmente ao mercado.

“Ânodos baseados em silício prometem ser a tecnologia de próxima geração no campo de ânodos, fornecendo uma solução para carregamento mais rápido”, disse Georgi Georgiev, analista de matérias-primas para baterias da consultoria Fastmarkets, à CNBC por e-mail.

Georgiev disse que vários participantes da indústria têm analisado o potencial dos ânodos de silício, desde fornecedores de ânodos bem estabelecidos na China e na Coreia do Sul até novos participantes como a ProLogium de Taiwan e os fabricantes norte-americanos Group14 e Sila Nanotecnologias.

A fabricante taiwanesa de baterias ProLogium estreou a primeira bateria anódica totalmente de silício do mundo no Salão Automóvel de Paris no mês passado, ditado seu novo sistema de bateria de carregamento rápido não apenas superou as tradicionais baterias de íons de lítio em desempenho e eficiência de carregamento, mas também “desafios críticos da indústria”.

A ProLogium, citando dados de testes, disse que sua bateria de ânodo 100% de silício pode carregar de 5% a 60% em apenas 5 minutos e atingir 80% em 8,5 minutos. Descreveu o avanço como uma “conquista incomparável no competitivo mercado de VE”, que ajudará a reduzir os tempos de carregamento e a ampliar a autonomia dos VE.

Georgiev, da Fastmarkets, disse que um grande ponto de interrogação sobre a comercialização de ânodos de silício é o custo de produção e se algum dos principais produtores de ânodos de silício “poderia produzir material em escala, com qualidade consistente e a um preço competitivo – [a] principais requisitos dos OEMs.”

“Neste estágio, os ânodos de silício são usados ​​mais como aditivos aos ânodos à base de grafite e nos próximos anos esperamos ver um aumento na participação do silício nos ânodos, mas em combinação com o grafite, enquanto os ânodos 100% de silício levarão mais tempo para serem produzidos. entrar no mercado de massa”, acrescentou.