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Com projeções de alcançar mais de 100 milhões de unidades em circulação até 2026, a expansão da frota eletrificada tem mobilizado bilhões de dólares em investimentos das montadoras e colocado pressão na demanda por novas tecnologias de baterias.

Até 2040, a BloombergNEF estima que a adoção de carros elétricos deve disparar para mais de 700 milhões -- muito acima dos 27 milhões no início deste ano.

Enquanto isso, a Agência Internacional de Energia (IEA, em inglês) mostra que a demanda global por baterias já supera as vendas de veículos elétricos.

Isso tem um impacto na demanda pelos minerais tradicionalmente utilizados na fabricação dos sistemas de armazenamento, que devem ficar mais escassos conforme a corrida pela transição avança.

E é justamente esse cenário que tem levado montadoras como Volkswagen, Toyota, Nissan, Honda, GM e BMW a investir em uma nova tecnologia: as baterias em estado sólido, que prometem ser mais baratas e durar mais.

O que é a bateria em estado sólido

Também conhecida como solid-state battery (SSB), essa tecnologia substitui o eletrólito líquido das baterias tradicionais por um material sólido, que é altamente condutor.

Nela, a transferência de elétrons tende a ser mais eficiente, resultando em maior densidade de energia e melhor desempenho.

As baterias sólidas têm sido apontadas como o futuro das baterias recarregáveis pela promessa de maior segurança, vida útil mais longa e menor custo de produção.

Qual a diferença da SSB para as tradicionais de íon-lítio?

A principal diferença entre as baterias sólidas e as tradicionais de íon-lítio está no eletrólito.

Enquanto as baterias de íon-lítio usam um eletrólito líquido, as baterias sólidas empregam um eletrólito sólido, que as tornam mais seguras, pois eliminam o risco de vazamentos ou superaquecimento -- problemas associados às baterias de íon-lítio.

Além disso, as baterias sólidas oferecem maior densidade de energia, o que significa que podem armazenar mais energia em um espaço menor.

Por que a bateria sólida é mais barata?

A SSB tem o potencial de ser mais barata devido a vários fatores. Primeiro, porque os materiais usados na sua fabricação tendem a ser mais abundantes e com custos menores do que os utilizados em baterias de íon-lítio.

Além disso, o processo de fabricação das baterias sólidas é mais simples e requer menos etapas, o que reduz os custos de produção. Com maior eficiência energética e uma vida útil mais longa, os custos de manutenção e substituição também são menores.

A IEA estima que as SSBs de lítio podem chegar a um potencial de densidade de energia máxima 60% maior -- de até 480 watt-horas por quilo, em comparação com as 300 Wh/kg para baterias de íon-lítio comuns até 2025.

Quem está investindo na tecnologia?

Grandes fabricantes de automóveis, empresas de tecnologia e investidores estão alocando bilhões de dólares em pesquisa e desenvolvimento de baterias sólidas.

A Toyota já fez testes em laboratórios no Japão e na Europa e anunciou em julho que conseguiu simplificar o processo de produção dos materiais usados ??em sua fabricação.

A montadora japonesa formou uma joint venture com a Panasonic em 2020 para produzir soluções de baterias econômicas e de alta capacidade. Enquanto a Toyota possui mais de 1.000 patentes relacionadas à tecnologia de baterias de estado sólido, a Panasonic possui 445 patentes.

Mercedes Benz, BMW e Volkswagen também estão investindo significativamente em P&D para bateria de estado sólido.

A Mercedes, por exemplo, que planeja se tornar totalmente elétrica até 2030, tem uma parceria com Prologium, uma desenvolvedora e fabricante taiwanesa de SSB.

Já a Volkswagen investiu cerca de US$ 300 milhões entre 2018 e 2020 na QuantumScape, uma das pioneiras na pesquisa de baterias de estado sólido.

Honda, General Motors e Sony também são parceiras no desenvolvimento da tecnologia de baterias de estado sólido.

A Nissan planeja inaugurar uma fábrica de protótipos para células SSB em 2024, no Centro de Pesquisa da Nissan em Kanagawa, no Japão. Desde que começou a estudar a tecnologia, a montadora traçou como meta reduzir o custo das baterias EV em pelo menos 50%, triplicando a capacidade de carregamento rápido e duplicando a densidade de energia.

As startups dedicadas ao desenvolvimento de baterias sólidas também estão recebendo financiamento substancial de investidores interessados nesse mercado.

Uma delas é a Solid Power, fundada em 2011 como uma spin-off da Universidade do Colorado (EUA). Com patrocínios da Hyundai, BMW e Ford, a empresa trabalha para substituir o eletrólito líquido inflamável das baterias de íons de lítio por um eletrólito sólido à base de sulfeto.

Recentemente, a Solid Power recebeu US$ 5,6 milhões do fundo de desembolso do programa EVs4ALL do Departamento de Energia dos Estados Unidos e planeja ser capaz de escalar a produção o suficiente para produzir células para até 800 mil veículos eletrificados até 2028.

Outra é a Sila Nanotechnologies, que possui parcerias com BMW, Daimler AG, Siemens e CATL. A empresa tem um roteiro para lançar pelo menos 150 GWh de células de bateria para comercialização até 2028.

Quando as SSBs estarão no mercado?

Segunda maior fabricante de automóveis do mundo, a Toyota planeja produzir carros com baterias de estado sólido até 2025.

Mas, de maneira geral, as empresas envolvidas com a tecnologia estão falando em 2028.

Caso da Nissan, que espera produzir seu veículo com SSB até 2028. Além disso, a Honda está investindo cerca de 43 bilhões de ienes (aproximadamente US$ 295 milhões) na construção de uma linha de produção em Sakura, no Japão, para acelerar sua visão de trazer células de bateria de estado sólido para veículos elétricos também em 2028.

A IEA aponta que o principal obstáculo para a adoção generalizada de SSB é escalar a produção do ambiente de laboratório para a fábrica.

Em um relatório publicado em 2021, a agência explica que depois que a viabilidade econômica for encontrada, o design dos veículos levará de três a cinco anos.

Para a IEA, se as empresas encontrarem a solução para produção em massa dessas novas baterias nos próximos cinco anos, elas poderão competir com as tradicionais de íon-lítio até o início dos anos 2030.