O principal avanço do QuantumScape: um separador de cerâmica para substituir eletrólitos líquidos. foto: QuantumScape

Após quase uma década em operação, QuantumScape, uma startup com sede em San Jose, Califórnia, nos Estados Unidos, financiada pela Volkswagen e Bill Gates, está finalmente quebrando o silêncio. Em um evento virtual de “dia da bateria” para investidores, a empresa recentemente anunciou que suas baterias de “estado sólido” para veículos elétricos carregarão mais rápido, manterão mais energia e durarão mais do que as baterias tradicionais.

As baterias de estado sólido têm iludido os pesquisadores por décadas. A maioria das empresas de veículos elétricos usam baterias de íon de lítio “úmidas”, que usam eletrólitos líquidos para movimentar a energia. Mas essas baterias podem demorar para carregar, podem congelar em temperaturas abaixo de zero e conter material inflamável que pode ser perigoso em caso de acidente.

A QuantumScape afirma ter desenvolvido uma bateria de estado sólido pronta para produção com células feitas de material condutor sólido e “seco”. E, embora a maioria das startups que buscam baterias de estado sólido permaneçam atoladas no laboratório, a QuantumScape diz que estará pronta para entrar em produção em 2024.

“Não vemos nada no horizonte que se aproxime do que estamos fazendo”, disse Jagdeep Singh, fundador e CEO da QuantumScape, em entrevista ao The Verge.

QuantumScape diz que suas baterias de estado sólido representarão uma melhoria significativa em relação às baterias convencionais de íon-lítio, permitindo que os veículos elétricos possam viajar 80 por cento mais longe do que um veículo elétrico com uma bateria tradicional. Existem outras vantagens também. Elas retêm mais de 80 por cento de sua capacidade após 800 ciclos de carregamento. E elas terão densidade de energia volumétrica de mais de 1.000 watts-hora por litro no nível da célula, o que é quase o dobro da densidade dos pacotes de íons de lítio comerciais de alto nível.

O principal avanço é o uso de um “separador” de cerâmica para substituir o eletrólito líquido usado em células de bateria convencionais para atuar como o meio através do qual os íons positivos e negativos se movem. Não é como nenhuma cerâmica que você possa ter em casa, na medida em que são projetadas para serem flexíveis, não rígidas. A energia pode continuar a se mover pela célula em temperaturas extremamente baixas de -30 graus Celsius – uma temperatura que torna outros designs de estado sólido inoperantes ou degrada seriamente as baterias úmidas de íons de lítio.

O separador tem quase o tamanho de uma carta de baralho e é fino como um fio de cabelo humano. “No centro de tudo está este novo separador”, disse Singh.

QuantumScape diz que suas baterias duram muito tempo, talvez “centenas de milhares de quilômetros de condução”, eliminando a “reação lateral” entre o eletrólito líquido e o carbono no ânodo das células convencionais de íons de lítio. E as baterias também carregam a uma taxa muito mais rápida, até 80% da capacidade em apenas 15 minutos, uma quantidade que normalmente leva 40 minutos ou mais.

As baterias de metal de lítio de estado sólido são consideradas “o Santo Graal” na indústria de baterias, disse Venkat Viswanathan, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Carnegie Mellon University e consultor técnico da QuantumScape. Ele destacou que Stan Whittingham, figura chave no desenvolvimento de baterias de íon-lítio e vencedor do Prêmio Nobel de Química de 2019, publicou um artigo em 1976 sobre ânodos de metal de lítio, chamando-o de “base para um novo sistema de bateria”.

“Este problema tem mais de 40 anos”, disse Viswanathan ao The Verge. “Se as baterias de metal de lítio forem bem-sucedidas, isso significaria que, para veículos elétricos de mercado de massa, com o mesmo peso do pacote de bateria, você pode obter cerca de 50% de alcance adicional para veículos elétricos ou tempo de bateria adicional no contexto de eletrônicos de consumo.

O próprio Whittingham está endossando as baterias de estado sólido da QuantumScape. Em um comunicado, Whittingham descreveu que a parte mais difícil de fazer uma bateria de estado sólido funcional é “a necessidade de atender simultaneamente aos requisitos de alta densidade de energia (1.000 Wh / L), carga rápida (ou seja, alta densidade de corrente), ciclo de vida longo (mais de 800 ciclos) e operação em ampla faixa de temperatura.”

“Esses dados mostram que as células do QuantumScape atendem a todos esses requisitos”, continuou ele, “algo que nunca foi relatado antes”.

Singh disse que eletrônicos de consumo como smartphones e laptops seriam uma aplicação óbvia para baterias de estado sólido, mas a demanda pela tecnologia é muito maior na indústria automotiva, que está em meio a uma mudança sísmica de motores de combustão para baterias – propulsão motorizada.

“Normalmente, eu diria que buscaríamos esse espaço também para dispositivos de consumo porque, você sabe, é mais fácil”, disse Singh. “Mas estamos encontrando muita demanda. O case automotivo é tão grande.”

QuantumScape, que surgiu da Universidade de Stanford em 2010, formou uma joint venture com a VW para produzir células de bateria de estado sólido para os veículos elétricos da montadora alemã e, eventualmente, para outras montadoras. O acordo não é exclusivo: o recém-lançado SUV elétrico ID 4 da VW usará inicialmente baterias feitas pela LG Chem da Coreia do Sul, antes de eventualmente mudar para as produzidas pela SK Innovation.

A QuantumScape tornou-se recentemente aberta após concluir sua fusão reversa com uma empresa de aquisição especial chamada Kensington Capital Acquisition. O negócio foi bem recebido pelos investidores. A um preço recente de US$ 42,50 por ação, as ações da QuantumScape estão avaliadas em cerca de US$ 19 bilhões, o que a torna um dos cinco fornecedores automotivos mais valiosos dos Estados Unidos.

A corrida para alcançar grandes melhorias na tecnologia de baterias é uma das mais caras e mais disputadas do planeta atualmente. Praticamente todas as montadoras estão apostando que os veículos elétricos serão o futuro, com alguns dos maiores países (e maiores mercados automotivos) do mundo mudando de direção para carros e caminhões movidos a gás. Para garantir essa mudança, as baterias precisam ser mais potentes, durar mais e ser mais baratas de fabricar, a fim de atrair clientes suficientes para fazer a mudança para veículos movidos a bateria.

QuantumScape estará cara a cara com algumas das maiores e mais bem capitalizadas empresas do mundo, incluindo CATL da China (avaliada em US$ 85 bilhões), LG Chem (US$ 62 bilhões), Samsung (US$ 37 bilhões), Panasonic (US$ 33 bilhões) e, mais recentemente, Tesla (US$ 608 bilhões). A empresa de carros elétricos de Elon Musk anunciou recentemente que começaria a fabricar suas próprias células de bateria e até mesmo a minerar seu próprio lítio, em um grande esforço para reduzir o custo de seus veículos elétricos.

Singh disse que está ciente de que sua competição será acirrada. Mas não há razão para que os atuais rivais da QuantumScape não se tornem futuros clientes.

“A Tesla provavelmente, ainda mais do que qualquer outra empresa, é completamente oportunista”, disse Singh. “Se esta bateria funcionar, eles vão querer usá-la.”

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