Do que são feitas as baterias de carros elétricos?

Dizem-nos que os carros elétricos são ‘mais simples’ do que os carros a gasolina ou diesel – mas ainda são muito mais caros. 

Neste artigo, vamos dar uma olhada em um dos componentes mais complexos (e caros) do EV. Explicaremos de que são feitas as baterias EV, como são feitas e o que acontece com elas quando não são mais adequadas para o propósito. 

De que é feita uma bateria de carro elétrico?

Não se preocupe, isso não vai ser nada como uma aula de química do ensino médio. No entanto, é importante notar que existem diferentes tipos de baterias de carros elétricos que usam uma variedade de metais com diferentes vantagens e desvantagens.

Os dois principais tipos de bateria EV são de íon de lítio (Li-on), que é usado pela maioria dos fabricantes de EV ( Mercedes , Jaguar , etc), e hidreto de níquel-metal (NiMH), que é usado pela Toyota . 

NiMH

As baterias NiMH são mais baratas que as baterias Li-on e são capazes de suportar climas mais frios.

Eles normalmente são propensos a um ‘efeito de memória’ quando carregados antes de perderem totalmente suas reservas de energia. Isso significa que eles ‘lembrarão’ que foram cobrados após um período mais curto, de modo que operarão por um período mais curto entre as cobranças do que antes.

Íon

As baterias de íons de lítio têm muito em comum com as baterias do seu celular. A maioria dos smartphones modernos usa baterias de íons de lítio para ciclos de carga rápidos. EVs usam isso em uma escala maior. 

A química de bateria de íons de lítio mais popular e mais densa em energia é chamada de Lithium-Nickel-Manganese-Cobalt-Oxide, abreviada para NMC. Cada vez mais, fabricantes como Tesla estão se voltando para produtos químicos alternativos, como o menos denso em energia, mas mais barato, Lithium-ferro-fosfato (LFP). 

Devido à sua maior densidade de energia em relação ao NiMH, as baterias de íons de lítio estão sendo produzidas a uma taxa recorde para atender à demanda por novos carros elétricos. 

De acordo com dados do Laboratório Nacional de Argonne , uma única bateria de íons de lítio EV (conhecida como NMC532) pode conter cerca de 8 kg de lítio, 35 kg de níquel, 20 kg de manganês e 14 kg de cobalto. 

Infelizmente, cobalto e níquel são caros e prejudiciais ao meio ambiente, o que torna a redução da quantidade de metais que precisam ser extraídos um desafio fundamental para os pesquisadores de baterias de veículos elétricos.

Como são feitas as baterias?

As baterias de veículos elétricos podem ser divididas em três níveis: células, módulos e pacotes. Um BMW i3 tem 96 células de bateria. Neste caso, 12 células são combinadas em um único módulo e 8 módulos formam uma única bateria. 

A célula da bateria é uma bateria básica de íon de lítio que é capaz de exercer energia elétrica carregando e descarregando. As células de bateria vêm em variedades cilíndricas, prismáticas e de bolsa, embora todas tenham a mesma função básica (você pode aprender mais sobre isso em nosso post sobre como funcionam as baterias de carros elétricos )

As células da bateria são então combinadas em uma estrutura (módulo) que protege as células de choques externos, calor ou vibração. A bateria é a forma final do sistema de bateria instalado no veículo elétrico. As baterias EV são normalmente soldadas e coladas, o que as torna difíceis de desmontar no final de seu ciclo de vida. 

O que acontece quando a bateria acaba?

Quando uma bateria de carro elétrico chega ao fim de sua vida útil, pode não ser mais a alternativa ‘verde’ à gasolina ou diesel que já foi. 

Na verdade, se acabar em aterros sanitários, uma bateria EV pode liberar toxinas prejudiciais e metais pesados. Isso pode fazer você se perguntar, os EVs são realmente melhores para o meio ambiente?

As estimativas atuais colocam a vida útil média de uma bateria EV em algo entre 10 e 20 anos, ou entre 200.000-400.000 milhas, antes que ela precise ser substituída. 

Embora isso seja mais do que suficiente para o usuário médio, é provável que as baterias de carros elétricos do futuro possam ir ainda mais longe. A Tesla já anunciou sua ‘ bateria de um milhão de milhas ‘, e a próxima grande inovação em baterias EV, a ‘bateria de estado sólido’, pode reduzir significativamente a degradação da bateria ao longo da vida útil. 

Até então, felizmente, existem outras maneiras de utilizar baterias EV antigas que não são mais adequadas para uso em um carro. 

As baterias de carros elétricos podem ser reaproveitadas?

O Nissan Leaf chegou ao mercado pela primeira vez em 2010. Vários meses depois, a Nissan fez parceria com a Sumitomo Corp para criar a 4R Energy Corp. Sua missão: desenvolver uma maneira de refabricar, reciclar, revender e reutilizar as baterias em VEs. Em vez de vender baterias de veículos elétricos por valor de sucata, elas seriam usadas para alimentar outras coisas. 

Mais de uma década depois, algumas das baterias originais do Nissan Leaf estão agora no fim de sua vida útil. As baterias são classificadas como ‘A’, ‘B’ ou ‘C’ dependendo de sua condição e utilidade. 

As baterias de grau ‘A’ podem ser reutilizadas para uma nova bateria EV de alto desempenho. As baterias de grau ‘B’ podem ser usadas para alimentar máquinas de fábrica, como empilhadeiras, ou como uma solução de armazenamento de energia sustentável em residências ou instalações comerciais que usam energia solar. Até baterias de grau ‘C’ podem ser usadas, normalmente como suprimentos de energia de reserva em lojas que precisam de fornecimento 24 horas.

De acordo com a 4R, isso pode prolongar a vida útil de uma bateria EV em até 15 anos.

Não demorará muito para que essas soluções de energia ‘circulares’ também cheguem ao mercado de massa. Em 2019, a Nissan lançou o pacote de baterias Nissan Energy ‘Roam’ , que usa células de bateria de íons de lítio de carros Leaf de primeira geração capazes de armazenar até 700Wh de eletricidade.

Pode não ser suficiente para alimentar um veículo elétrico, mas quando usado para armazenar energia de um painel solar de 400 W, uma bateria ‘Roam’ poderá fornecer facilmente uma semana de energia para um trailer de campista. 

A Nissan não é a única no jogo de reaproveitamento. A Audi está usando baterias de veículos elétricos antigas para substituir as baterias de empilhadeiras em sua fábrica de Ingolstadt , enquanto a Volkswagen planeja criar estações de recarga de veículos elétricos portáteis capazes de carregar até quatro veículos por vez, oferecendo uma solução potencial para avarias desajeitadas de carros elétricos. 

Na Suécia, baterias antigas de ônibus Volvo estão sendo usadas para equilibrar as demandas de energia da cooperativa habitacional Viva de Riksbyggen em Gotemburgo . 

As baterias de carros elétricos podem ser recicladas?

Sim! A Renault já está reciclando baterias de carros elétricos em colaboração com a empresa de gerenciamento de resíduos Veolia e a empresa química internacional Solvay. 

Outros fabricantes estão começando a seguir o exemplo com seus próprios esquemas de reciclagem de baterias automotivas , pois não apenas é melhor para o meio ambiente, mas reduz a dependência de matérias-primas que geralmente só podem ser obtidas fora da Europa.

De qualquer forma, ainda é menos caro, na maioria dos casos, minerar metais do que reciclá-los de baterias de veículos elétricos. Reciclar uma bateria é um negócio perigoso – manuseie incorretamente uma célula Tesla e ela pode causar curto-circuito, queimar e liberar gases tóxicos. 

Mas com uma estimativa de 145 milhões de EVs previstos para estar em nossas estradas até 2030, o descarte e a reciclagem de baterias são um problema crescente – então, o que está sendo feito? 

Lentamente, os governos estão se movendo no sentido de exigir algum nível de reciclagem. Em 2018, o governo chinês introduziu novas regras para promover a reutilização de componentes de baterias de veículos elétricos. A comissão da UE propôs uma cota para reciclar 25% das baterias Li-on até 2025, aumentando para 70% até 2030.

É um começo promissor, mas há obstáculos pela frente. Um dos recursos mais lucrativos para os recicladores recuperarem é o cobalto. No entanto, fabricantes de automóveis como a Tesla já declararam seu desejo de se afastar desse elemento caro.

A mudança do cobalto é impulsionada em parte pelos impactos ambientais devastadores da mineração de cobalto, as consequências humanitárias em países como a RDC e o menor custo de produtos químicos de bateria alternativos como o fosfato de ferro de lítio (LFP). Mas sem recursos como o cobalto, pode haver menos incentivos para reciclar no futuro próximo. 

De qualquer forma, independentemente de as baterias EV serem reaproveitadas ou recicladas, a maioria dos especialistas concorda: não faz sentido econômico nem ambiental que as baterias EV sejam despejadas em aterros sanitários. 

Conclusão

Apesar dos tão alardeados benefícios ambientais dos carros elétricos, a revolução dos veículos elétricos não está isenta de problemas. O processo de mineração de materiais para baterias EV é muitas vezes perigoso e poluente por si só, mas permanece mais barato na maioria dos casos do que a reciclagem de baterias EV usadas.

No entanto, os fabricantes estão cada vez mais criando maneiras criativas de reaproveitar baterias antigas, o que pode ajudar a equilibrar a rede e garantir um fornecimento ininterrupto de energia em nossas casas.

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