Uma fila de veículos elétricos (VEs) conectados a carregadores, enquanto seus motoristas aguardam pacientemente suas baterias serem recarregadas, tornou-se uma cena comum em muitos postos de serviço no mundo.
Embora alguns dos VEs mais recentes possam recarregar em 20 minutos, muitos levam muito mais tempo. No entanto, motoristas poderão em breve voltar à estrada muito mais rapidamente. Empresas estão desenvolvendo sistemas de carregamento ultrarrápido que podem reabastecer uma bateria quase tão rápido quanto um carro a combustível fóssil pode ser abastecido. O recarregamento rápido pode eliminar um dos últimos obstáculos remanescentes para a adoção generalizada dos VEs.
Um desses sistemas será apresentado em Paris em 8 de abril pela BYD, maior fabricante do setor no mundo. Ele consiste em um potente carregador drive-through de 1.500 kW, que se parece com um grande pórtico suspenso de onde descem os cabos de recarga.
Quando conectado a um Denza Z9 GT, o novo modelo premium da BYD, a “Blade Battery” de 122 kWh do carro pode ser carregada de 10% para 70% de capacidade em cinco minutos. Uma carga completa leva nove minutos.
Recarregar a bateria de um VE requer que um carregador converta corrente alternada, fornecida pela rede elétrica, em corrente contínua. Um carregador embutido nos próprios carros pode lidar com o carregamento lento durante a noite quando conectado a uma tomada residencial. Para recargas mais rápidas, é necessário um equipamento mais robusto. Este está contido nos carregadores rápidos públicos, que convertem energia diretamente da rede.
Há, porém, um limite para a velocidade com que uma bateria de íons de lítio, o tipo comumente usado em VEs, pode ser recarregada. Quando a bateria é conectada, partículas carregadas chamadas íons de lítio migram do cátodo para o ânodo, onde são armazenadas. Quando a bateria é descarregada, os íons migram de volta. A dificuldade é que, à medida que a taxa de carga aumenta, gargalos podem se formar no fluxo de íons, particularmente na entrada do ânodo. Isso cria resistência e calor prejudicial.
A BYD afirma que a “Blade Battery” usa cátodos e ânodos que foram projetados em nível molecular para aumentar o fluxo de íons. Em parte, isso é feito usando componentes finos, que reduzem a resistência interna.
Para que essas baterias atinjam seu potencial, a BYD precisará instalar seus poderosos carregadores de 1.500 kW em postos de serviço, onde a maioria dos carregadores rápidos existentes opera entre 100 e 350 kW. A BYD pretende instalar seus grandes carregadores mundialmente e espera ter 20 mil em operação na China até o final do ano.
A Nyobolt —empresa de armazenamento de energia originada da Universidade de Cambridge, no Reino Unido— adotou uma abordagem menos desafiadora para o mesmo problema. A bateria de 35 kWh que instalou em um carro esportivo leve pode, quando conectada a um carregador rápido existente de 350 kW, ser carregada de 10% para 80% de capacidade em menos de cinco minutos.
Embora a bateria tenha uma capacidade pequena pelos padrões atuais, o peso leve do carro significa que ainda pode proporcionar uma autonomia de cerca de 250 km. A empresa também pode produzir versões maiores.
Assim como a BYD, a Nyobolt supera o problema da resistência interna redesenhando os eletrodos. Seus ânodos são construídos com uma forma proprietária de óxido de nióbio-tungstênio, que permite que os íons entrem e saiam muito mais rápido, aumentando a taxa de carga.
A Nyobolt já fornece baterias equipadas com esses ânodos para uso em data centers, que necessitam de baterias de carregamento rápido para suavizar grandes oscilações na demanda de energia. A empresa também assinou recentemente um acordo com a norte-americana Symbotic para equipar seus robôs de armazém com baterias de carregamento rápido, permitindo que os robôs trabalhem por mais tempo. A Nyobolt também está em conversas com vários fabricantes de veículos.
Esses aumentos de velocidade têm um custo. Uma consequência do carregamento rápido é que a tensão adicional nas baterias pode fazer com que percam sua capacidade mais rapidamente do que com o carregamento regular. Os engenheiros também estão superando esse problema. O CEO e cofundador da Nyobolt, Sai Shivareddy, afirma que suas baterias foram testadas em mais de 4.000 ciclos de carregamento rápido, equivalente a um carro percorrendo cerca de um milhão de quilômetros, mantendo mais de 80% de sua capacidade.
A BYD diz que sua bateria também terá durabilidade aprimorada. A oportunidade de relaxar com um café ou tirar uma soneca enquanto seu VE recarrega pode em breve ser coisa do passado.
Texto de The Economist, traduzido por Fernando Narazaki, publicado sob licença. O artigo original, em inglês, pode ser encontrado em www.economist.com
