As baterias de íon-lítio movimentarão os carros?

Galeria de imagens: carros híbridos O Chevrolet Volt, um híbrido plug-in projetado para funcionar por até 40 milhas com uma bateria de íon de lítio. Veja mais fotos de carros híbridos. Alex Wong / Getty Images

A progressão em direção aos carros híbridos e elétricos parece um passo natural na evolução da tecnologia automotiva. Os analistas não estão prevendo uma queda nos preços do petróleo e da gasolina em um futuro próximo, efetivamente colocando os fabricantes de automóveis em alta velocidade para encontrar a próxima melhor forma de fornecer energia aos veículos. Se os carros-conceito recentes revelados pelas principais montadoras são preditores precisos, Baterias de íon-lítio (Li-ion) pode ser aquela bala mágica.

Tome, por exemplo, o Chevrolet Volt. Este é o carro-conceito híbrido plug-in da General Motors projetado para rodar por trechos de 40 milhas (64,3 quilômetros) inteiramente com baterias de íon-lítio. Depois disso, um pequeno motor a gás assumirá o comando por mais 965 quilômetros. Isso significa que muitas pessoas poderiam completar seu trajeto diário sem queimar uma gota de gás. Além disso, a empresa planeja começar a produzir em massa em 2010.

Você pode recarregar algumas baterias de íon de lítio conectando o carro a uma tomada. VisionsofAmerica / Joe Sohm / Getty Images

E a Chevrolet não está sozinha na tendência de íons de lítio. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler e Saturn mostraram os carros-conceito de 2008 com baterias de íon-lítio para uma direção mais ecológica [fonte: Mahoney].

Por que essa bajulação por baterias de íon-lítio em primeiro lugar? O Toyota Prius e dois novos híbridos que a empresa apresentou em junho de 2008 usam uma bateria de níquel-hidreto metálico. De acordo com os padrões mais recentes da EPA, o Prius ganha aproximadamente 46 milhas por galão - sem mencionar que vendeu como pão quente. [fonte: fueleconomy.gov].

Mas em termos de energia, as baterias de íon de lítio simplesmente têm um impacto mais poderoso. As baterias de íon-lítio armazenam mais energia em espaços menores do que as mais tradicionais de chumbo-ácido e níquel-hidreto metálico. O lítio tem a maior densidade de energia e potencial eletroquímico de todos os metais, o que lhe confere essa resistência [fonte: Buchmann]. As baterias de níquel-hidreto metálico em híbridos na estrada também são pesadas, limitando seu potencial, enquanto as baterias de íon-lítio podem aumentar a velocidade sem pesar o carro. Por causa dessa propriedade, você pode encontrar versões menores deles em muitos produtos eletrônicos de consumo, como laptops, telefones celulares e iPods.

Mas existem alguns solavancos no caminho para que as baterias de íon-lítio se tornem a gasolina de amanhã: segurança, custos e longevidade. Verificaremos os problemas de segurança na próxima página.

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As baterias e células de íon de lítio vêm em todas as formas e tamanhos, mas são todas semelhantes. Verifique a aparência das embalagens e células por dentro.

Lembra quando os laptops estavam pegando fogo em 2006? Era a bateria de íon de lítio.

Explosões aleatórias de superaquecimento não foram um problema generalizado, mas, mesmo assim, a fabricante de baterias de íon de lítio Sony, que lançou a primeira bateria de íon de lítio comercializada em 1991, teve que recolher mais de 6 milhões de computadores por causa disso [fonte: Lamb ].

As baterias e células de íon de lítio vêm em todas as formas e tamanhos, mas são todas semelhantes. Verifique a aparência das embalagens e células por dentro.

Nos dois anos desde então, a bateria de íon de lítio não recuperou completamente sua reputação de segurança. Agora você pode ver porque colocá-lo dentro de um carro deixa algumas pessoas um pouco impacientes.

Por que existe uma chance de explosão? As baterias de íon-lítio funcionam separando seus lados positivo e negativo por uma camada fina, chamada de eletrólito. O eletrólito é perfurado para permitir que os íons de lítio passem de um lado para o outro da câmara, gerando uma corrente. Pequenos pedaços de metal que resultam do processo de fabricação podem potencialmente ficar presos nessas perfurações, impedindo que os íons fluam livremente. A pressão e o calor podem então aumentar, causando uma explosão. Além disso, permitir que os íons se movam muito rapidamente pode levar ao superaquecimento também.

Então, como o totalmente elétrico Tesla Roadster conseguiu embalar 6.831 baterias de íon de lítio sob seu capô sem correr o risco de uma grande explosão? O sistema de armazenamento de energia do Tesla que impulsiona o carro é equipado com um sistema de refrigeração, que garante que as baterias não superaquecem. Ele também regula a velocidade do fluxo de íons para impedi-los de recarregar ou drenar muito rapidamente.

Desde que as montadoras e os cientistas perceberam o amplo potencial das baterias de íon-lítio, eles investiram tempo e dinheiro em encontrar maneiras de reduzir os riscos à segurança. Por exemplo, nanotecnologia, o estudo de átomos e nanoestruturas, pode ser capaz de prevenir essas explosões perigosas. Novos nanomateriais, como o nanofosfato, não são propensos a entrar em curto como o grafite, o eletrólito de íon de lítio tradicional [fonte: Peter].

E por falar em tempo e dinheiro, antes que as baterias de íon-lítio façam sua grande entrada no mundo automotivo de consumo, elas precisam ser mais baratas e duráveis. Aprenda por que e como na próxima página.

Carros elétricos do passado

O impulso atual em direção aos carros elétricos é mais um renascimento do que uma revolução. Na verdade, os carros elétricos existiam no início do século 19, muito antes do motor de combustão interna. Em nossa época, tanto a Toyota quanto a General Motors lançaram modelos de carros elétricos no final dos anos 90 que eventualmente retiraram da produção.

GM EV-1: A General Motors lançou um pequeno número desses sedãs elétricos em 1996, mas apenas para locação. Ela retirou todos os modelos em 2003, depois de gastar US $ 1 bilhão em desenvolvimento [fonte: CBS News]. A revista TIME também o nomeou um dos "50 piores carros de todos os tempos" por causa de seu alcance limitado e alto custo de produção [fonte: TIME].

Toyota RAV4-EV: A versão elétrica do familiar RAV SUV. Assim como o EV-1, a Toyota parou de fabricar esse modelo em 2003. De acordo com a empresa, ela descartou o carro devido às vendas lentas e à impraticabilidade de sua bateria, que consumia energia e custava mais para substituir do que o veículo inteiro [fonte: Toyota].

O Tesla é vendido por mais de US $ 100.000, em parte devido aos altos preços das baterias de íon-lítio. Mike Gaustella / WireImage / Getty Images

O Tesla Roadster pode ir o equivalente a 256 milhas por galão. Basta ligá-lo durante a noite e você pode ir até 250 milhas (402 quilômetros) sem parar no posto de gasolina. Mas há um porém - um modelo de 2009 é vendido por mais de US $ 100.000.

Parte desse preço robusto é o design e as comodidades elegantes do carro esporte e a potência para ir de zero a 60 milhas por hora em menos de quatro segundos - uma aceleração que está entre os carros esportivos a gasolina de melhor desempenho. Mas esse poder não sai barato. Na verdade, as baterias de íon-lítio são cerca de quatro a cinco vezes mais caras do que as de níquel-hidreto metálico [fonte: Popely]. Como os pacotes para carros podem custar entre US $ 10.000 e US $ 15.000 cada, encontrar uma alternativa mais barata será um grande obstáculo para as montadoras que desejam comercializá-los [fonte: Popely].

Também há um problema com a duração da bateria. Como as baterias AA que você coloca no controle remoto da TV, as baterias de íon de lítio eventualmente morrem. Mesmo se você não os estiver usando, eles começarão a se degradar assim que forem feitos. Você pode recarregá-los, mas apenas uma quantidade limitada de vezes. É como tentar encher uma jarra de água que tem um pequeno orifício que fica cada vez maior a cada uso.

Medimos a longevidade da bateria em ciclos de vida, ou o número de vezes que você pode desligá-la, carregá-la e usá-la novamente. Com as baterias de íon-lítio, começar com uma bateria 100% totalmente recarregada proporcionará um ciclo de vida individual mais longo, mas reduzirá o número total de ciclos que você obterá dela. Por esse motivo, o Tesla Roadster não permite que você recarregue mais de 95% da energia original ou deixe-a drenar para menos de 2% [fonte: Eberhard and Straubel]. Além disso, a empresa projeta que a bateria dure 100.000 milhas, ou cinco anos. Nesse ponto, você teria que substituir a bateria.

Tal como acontece com a questão da segurança, os pesquisadores estão procurando uma alternativa de lítio mais duradouro. E mais uma vez, a nanotecnologia parece liderar o pacote de soluções potenciais. Uma empresa, a Altair Nanotechnologies, anunciou em 2006 que havia encontrado um novo material que duraria muito mais que as baterias de íon-lítio e recarregaria mais rápido pelo mesmo preço, chamado titanato de lítio [fonte: Bullis]. A montadora canadense Phoenix Motorcars está usando baterias de titanato de lítio em sua linha de carros elétricos com alcance de mais de 160 quilômetros.

A Toshiba também lançou uma bateria de íon-lítio de carregamento rápido, inicialmente para bicicletas e veículos de construção, que ela deseja testar em carros [fonte: MSNBC]. Em junho de 2008, a Toyota também divulgou planos de unir forças com a empresa que produz suas baterias híbridas atuais para desenvolver baterias de íon-lítio até 2009 [fonte: Kim].

Com tanta energia indo para o desenvolvimento da bateria de íon-lítio, há uma grande possibilidade de que eles possam abastecer nossos carros em um futuro próximo. Para mais informações sobre os carros de amanhã e informações relacionadas, visite os links na próxima página.

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Mais ótimos links

• FuelEconomy.gov
• Chevrolet Volt
• Tesla Motors

Fontes

• Buchmann, Isidor. "A bateria de íon de lítio é ideal?" Battery University. Atualizado em novembro de 2006. (26 de junho de 2008)
• Bullis, Kevin. "O carro de íon-lítio." Revisão de tecnologia. MIT. 24 de março de 2006. (26 de junho de 2008) http://www.technologyreview.com/Biztech/16624/page1/
• Cotta, Rick. "Baterias híbridas: nenhuma pior para o desgaste?" Guia do consumidor Auto. (1 de julho de 2008) https: //consumerguideauto..com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htm
• Eberhard, Martin e Straubel, JB. "Um pouco sobre baterias." Tesla Motors. 30 de novembro de 2006. (26 de junho de 2008) http://www.teslamotors.com/blog2/?p=39
• Hall, Kevin G. "Desenvolvimento de combustível de altos preços de petróleo de novas baterias híbridas." Jornal McClatchy. 8 de junho de 2008. (26 de junho de 2008) http://www.mcclatchydc.com/226/story/39869.html
• Kim, Chang-Ran. "Toyota iniciará a produção de bateria de íon-lítio em 2009." 11 de junho de 2008. (26 de junho de 2008) http://www.boston.com/news/world/asia/articles/2008/ 06/11 / toyota_to_start_lithium_ion_battery_output_in_2009 /
• Lamb, Gregory M. "A busca por uma bateria melhor continua indo e vindo." Christian Science Monitor. 18 de setembro de 2006. (26 de junho de 2008) http://www.csmonitor.com/2006/0918/p13s01-stct.html
• LaReau, Jamie. "Lutz da GM fala sobre baterias de íon de lítio, carros e Toyota." Notícias automotivas. 19 de novembro de 2007.
• Mahoney, Patrick G. "Carros-conceito de uma cor diferente ... Verde." Projeto da máquina. 10 de abril de 2008. (26 de junho de 2008)
• Equipe MSNBC. "Bateria inovadora para carros elétricos?" MSNBC. 13 de dezembro de 2007. (26 de junho de 2008) http://www.msnbc.msn.com/id/22240865/
• Peter, Tom A. "A tecnologia da bateria começa a alcançar a alta tecnologia." Christian Science Monitor. 15 de março de 2007. (26 de junho de 2008) http://www.csmonitor.com/2007/0315/p14s01-stct.html
• Popely, Rick. "Começou a corrida de carros movidos a bateria: apesar das preocupações atuais com o custo e a segurança, as montadoras veem os plug-ins e os híbridos como remédio para a gasolina de US $ 5 o galão no futuro." McClatchy - Tribune Business News. 18 de junho de 2008. (26 de junho de 2008) http://www.chicagotribune.com/business/chi-wed-car-batteries_06-17jun18,0,4936123.story