Pesquisa de mercado de baterias de íons de lítio

Pesquisa de Mercado de Lítio SIS

Sumário executivo

Há uma mudança inevitável em curso à medida que a indústria automóvel transita dos tradicionais veículos movidos a gasolina para modos de transporte mais eficientes em termos de combustível e ambientalmente responsáveis. Atualmente, os veículos híbridos e os VE estão a fazer incursões no mercado global, mas o progresso é lento e os obstáculos são muitos. Até agora, estes veículos não geraram muitos lucros para os seus fabricantes, mas à medida que a tecnologia das baterias melhora, isto certamente mudará. A questão é: quanto tempo vai demorar?

As baterias de íon de lítio têm aumentado em uso nos últimos anos. Com um mercado de baterias que deverá exceder $33 mil milhões até 2019 e $26 mil milhões até 2023. Nos próximos anos deverá assistir-se a uma proliferação de baterias tipo bolsa, com empresas como a LG Chem a desenvolver materiais de embalagem que possam suportar altas temperaturas, e prevê-se que fornecer uma densidade de potência de 400 kWh em um futuro próximo. Embora estejam em desenvolvimento fontes de combustível totalmente novas, o ião-lítio continuará a ser a tecnologia preferida nos próximos cinco a dez anos. Os custos de fabricação também continuarão a cair até 30% nesse período. As inovações actuais serão provavelmente adoptadas até 2020, mas grandes avanços não são esperados antes de 2025.

O sucesso da Tesla e o anúncio de uma nova GigaFactory em Nevada geraram muito entusiasmo na indústria. A produção em massa de baterias poderia permitir maiores reduções de custos e melhorias aceleradas na gama híbrida e EV. A ansiedade de autonomia continua a ser um grande problema para os fabricantes, uma vez que os potenciais proprietários são dissuadidos de comprar devido ao receio de não poderem viajar muito entre as cargas do veículo e de não terem muitas instalações de carregamento convenientemente disponíveis.

As baterias de células cilíndricas da Tesla, fabricadas pela Audi e pela Porsche, aumentarão a produção, uma vez que o desenvolvimento cilíndrico parece ser bastante promissor. Além disso, a produção de cátodos NTA também aumentará à medida que for comprovado que eles têm uma densidade mais alta e sua capacidade continuará a aumentar. Os ânodos de silício provavelmente dominarão o mercado no futuro, à medida que sua popularidade aumentar.

A tecnologia das células de combustível de hidrogénio está a avançar rapidamente, mas não se espera que tenha um forte impacto no mercado antes de 2020. Entretanto, as baterias de iões de lítio continuarão a proliferar. À medida que o fazem, espera-se que a sua capacidade melhore a uma taxa de 5% por ano, enquanto a sua potência e densidade energética continuam a avançar. Fontes de baterias melhores e mais eficientes estão em pesquisa e desenvolvimento em toda a indústria, mas não serão implementadas por pelo menos 5 a 7 anos.

O recente colapso dos preços globais do petróleo tem sido particularmente prejudicial ao avanço dos híbridos e dos VE no mercado. Como os condutores se preocupam menos com o custo da gasolina (especialmente nos EUA), estão mais inclinados a comprar veículos tradicionais movidos a gasolina. A maioria sente que os preços do petróleo irão subir novamente, o que fará com que os condutores considerem mais uma vez os veículos híbridos/EV. Entretanto, os fabricantes de automóveis estão a observar ansiosamente a evolução dos preços do petróleo para ver o que irá acontecer e os criadores de baterias continuam a trabalhar, facilitando os avanços que existirão quando forem necessários.

Outro sério obstáculo que impede as vendas de veículos híbridos/EV é a falta de qualquer infraestrutura significativa para estações de carregamento. Actualmente, são poucos e espaçados, concentrados principalmente nas zonas costeiras, e os condutores têm receio de comprar um veículo eléctrico que não possam ligar convenientemente quando querem. É claro que isso mudará gradualmente conforme a necessidade. A questão é: quão rápido? O advento do carregamento sem fio também ajudará a facilitar os tempos de carregamento e tornará mais fácil para os motoristas tomarem decisões ecológicas em relação à compra de veículos. Em última análise, a procura de veículos híbridos/VE aumentará, mais significativamente na Europa e na China. À medida que a demanda aumenta, também aumenta a demanda por baterias de íon de lítio.

Não muito tempo atrás, muitos previram que os plug-ins representariam 30% do mercado até 2020, mas os baixos preços do petróleo reduziram essas expectativas. Hoje, há muito interesse em saber quem assumirá a liderança na produção e desenvolvimento de baterias em larga escala e onde a fabricação será geograficamente centrada. A China parece ser um bom candidato para liderar o “pacote de baterias”, já que muitas localizações potenciais nos EUA são prejudicadas por regulamentações ambientais mais rigorosas relativas a metais tóxicos. A Coreia e o Japão também mostram uma promessa competitiva e certamente emergirão como grandes intervenientes. 2025 parece mais realista como data prevista para qualquer avanço significativo dos veículos híbridos/EV no mercado internacional.

Mais perto de 2030, haverá mais oportunidades para o desenvolvimento de novos produtos, incluindo o ar-lítio. Os custos da bateria permanecerão os mesmos, mas a densidade energética duplicará e a potência não mudará. O polímero de lítio mostra-se muito promissor, mas não a menos que o ânodo metálico de lítio possa ser aperfeiçoado. Existem perigos de incêndio associados à tecnologia que devem ser resolvidos.

Avanços emocionantes estão no horizonte, mas ainda estão em pesquisa e desenvolvimento. A tecnologia de células de combustível de hidrogénio está talvez mais próxima de ser concretizada com alguma aplicação prática já implementada. Mais adiante, tecnologias sofisticadas, como nanotubos de grafeno/carbono, ar-alumínio, ar-zinco e muitas outras, são ideias potencialmente viáveis que estão em desenvolvimento.

A empresa iniciante SAKTI3, em Michigan, está desenvolvendo uma bateria que, segundo eles, dobrará a densidade de energia do íon de lítio por um quinto do custo. Poderia ser esta a tecnologia que dá aos clientes o preço e a autonomia de que necessitam para mudar para um carro ecológico? Sakti3 acumulou $30 milhões em financiamento de pesquisa de financiadores como industriais japoneses, Itochu, Khosla Ventures, General Motors e o estado de Michigan.

Outro aspecto promissor da tecnologia de baterias de íons de lítio é o reaproveitamento de EOL (fim de vida). Uma vez concluída sua finalidade inicial de alimentar um veículo híbrido ou puramente elétrico, as baterias de íons de lítio ainda podem ser usadas para outros fins, como fornecer energia para hospitais, edifícios e aplicações de rede. Na segunda vida útil de uma bateria, ela pode ser usada por mais dez anos e depois ser reciclada. Depois disso, uma porção poderia ser colhida para outros usos. Para esse fim, alguns esperam que os governos imponham disposições de segunda vida para prolongar a vida útil das baterias de iões de lítio.

Os principais impulsionadores para o desenvolvimento da bateria de iões de lítio à medida que avançamos em direção a 2020 são os incentivos governamentais para ajudar a indústria de EV/PHV a crescer e as pressões ambientais do Médio Oriente, Europa, EUA e Ásia. Além disso, o crescimento virá dos compradores da Geração Y interessados em possuir carros ecológicos. Aplicações convencionais, como redução de peso e aumento da eficiência de motores a gasolina, motores a diesel e transmissões, podem contribuir para atender aos requisitos de economia de combustível, mas não o suficiente para atender às regulamentações governamentais para 2020.

Quaisquer que sejam os obstáculos que se colocam ao desenvolvimento de veículos híbridos/VE, serão certamente ultrapassados, uma vez que o futuro exigirá veículos mais eficientes em termos energéticos e ambientalmente responsáveis. A busca global pela melhor bateria possível é contínua e avanços dramáticos estão prestes a acontecer. Os avanços estão ocorrendo rapidamente à medida que brilhantes projetistas de baterias correm para atender às demandas de um mercado automotivo em rápida evolução.

Pesquisa de mercado de baterias

Introdução

Embora o veículo híbrido e o veículo totalmente elétrico ainda não tenham se tornado verdadeiramente comuns nas estradas do mundo, há uma mudança inevitável em curso à medida que fazemos a transição dos veículos tradicionais movidos a gasolina para modos de transporte mais eficientes em termos de combustível e ambientalmente responsáveis. À medida que esta mudança ocorre, vem também a inovação e a mudança rápida impulsionadas pela necessidade de encontrar tecnologias aplicáveis para facilitar uma transformação tão dramática.

Durante anos, a bateria de chumbo-ácido foi a fonte de energia para os nossos veículos e dispositivos que necessitavam de fontes de alimentação autónomas. Hoje, vemos o advento da bateria de íons de lítio. Alimentado por uma fonte de matéria-prima prontamente disponível, o metal mais leve conhecido pelo homem, o lítio revolucionou o negócio de baterias e não mostra sinais de desaceleração nos próximos anos.

Espera-se que o mercado de baterias de íons de lítio continue a oferecer oportunidades de crescimento confiáveis até pelo menos 2020. Os usuários finais que impulsionam esse crescimento são fabricantes de automóveis, fabricantes de bens industriais, fornecedores de dispositivos de consumo, a rede e o segmento de armazenamento de energia renovável. A mudança para veículos híbridos e eléctricos serviu apenas para acelerar o advento do desenvolvimento de baterias de iões de lítio. Trabalhando constantemente para melhorar a tecnologia existente, os fabricantes esforçam-se para construir baterias que sejam mais leves e eficientes, e que possam levar os veículos mais longe entre as cargas. Avanços ocorrem constantemente, prometendo um futuro repleto de baterias que realmente atendem às necessidades das empresas, do consumidor e do meio ambiente.

Além dos transportes, existem mercados lucrativos para o íon-lítio em muitas outras áreas. Os mais notáveis são o setor de saúde, os fabricantes mundiais e as aplicações militares. Além disso, é um planeta movido a baterias, necessitando de energia para se manter em movimento e girando em direção ao futuro.

Navegar neste mercado em constante mudança de desenvolvimento de baterias é complicado, mas os investidores e os players emergentes sabem que a luz verde está acesa e estão avançando com ousadia para reivindicar uma parte da ação, vendo um mercado regulamentado pronto para fontes de energia verdes e maior quantidade de combustível. eficiência. Para aqueles que melhor navegam pelas complexidades que rodeiam este mercado, o lucro e o sucesso aguardam.

O avanço das baterias de íon-lítio continuará à medida que o investimento reforçado em pesquisa e desenvolvimento apoia o melhor desempenho da bateria e preços mais baixos para os consumidores. Do ponto de vista competitivo, o mercado é segmentado com fornecedores como integradores de baterias e fabricantes de células. Contudo, a consolidação deverá continuar, uma vez que os interesses mais pequenos provavelmente não sobreviverão ao grande investimento de capital necessário para fazer face às despesas de I&D e à tendência de descida dos preços. Espera-se que a procura do mercado por baterias de iões de lítio seja mais significativa na América do Norte e na região Ásia-Pacífico. Os países europeus também procurarão fontes de energia alternativas semelhantes. Aqui está um detalhamento da porcentagem prevista de participação no mercado global para o uso de baterias de íons de lítio prevista para o ano de 2020 pela Frost and Sullivan:

TI, saúde e telecomunicações serão setores que proporcionarão maior demanda por produtos à base de íons de lítio. Estes casais com interesses de consumidores, redes, automóveis e energias renováveis podem muito bem levar a uma situação em que a procura exceda a oferta.

Lítio – o metal mais leve

Lítio – o metal mais leveO lítio em sua forma mais verdadeira é um elemento químico volátil. É inflamável e pode explodir quando exposto a altas temperaturas. É extraído de rochas ígneas como o espodumênio e, mais comumente, de sais de cloreto de lítio em piscinas de salmoura. A Bolívia e o Chile são os principais países de origem, embora preocupações políticas e económicas intervenham frequentemente para complicar a extracção nesses países. Austrália, Argentina, China e EUA também têm suprimentos prontos de lítio.

Estima-se que no deserto do Atacama, no Chile, existam 28,4 milhões de toneladas de lítio recuperável, o suficiente para cerca de 1,58 mil milhões de PHEV ou 400 milhões de veículos eléctricos. Além disso, é reciclável e pode ser utilizado no futuro para outras aplicações. Até que algo melhor apareça, o lítio é o caminho de hoje e do futuro próximo.

As previsões da indústria traçam um quadro brilhante para a fabricação e vendas de baterias de íon-lítio. Na verdade, estes tempos de expansão literais existem em todos os setores, incluindo veículos elétricos, armazenamento de energia e eletrónica de consumo. No centro deste crescimento está a inovação. Globalmente, estima-se que o mercado global de baterias automotivas de íons de lítio gere $9,6 bilhões em negócios até 2015. Prevê-se que atinja $33,1 bilhões até 2019, com uma taxa de crescimento anual de 14,4% nos próximos sete anos. Até 2023, a receita mundial com baterias de íon-lítio atingirá $26,1 bilhões. A confiabilidade comprovada das baterias de íons de lítio permitiu que isso acontecesse.

À medida que a inovação prolifera e o mercado se expande, o custo das baterias EV de iões de lítio continua a diminuir rapidamente. Estima-se que diminuirão para $100/kWhr até o ano 2025. Existe algum ceticismo. A Lux Research prevê $400/kWhr até 2020. Outras fontes citam um benchmark de $150 como um preço que tornará os veículos elétricos a bateria viáveis para o público.

O crescimento persistente, mas medido, do mercado de baterias de íons de lítio dificultou a vida de alguns fabricantes de baterias. Ao longo do caminho, ocorreram falências ou encerramentos de empresas, à medida que empresas maiores e mais estabelecidas persistiam e esperavam que o mercado de sistemas de transmissão de veículos elétricos proliferasse em todo o mundo. Entre os líderes estão Johnson Controls, AESC e LG Chemical. Entretanto, a investigação aponta para saltos surpreendentes nas capacidades das baterias nos próximos anos e para o aumento constante das vendas de veículos híbridos e eléctricos nas nossas estradas, no ar e no mar – gerando vendas de mais de $533 mil milhões até 2025.

Pesquisa de mercado de baterias de lítio

Tecnologias emergentes

Actualmente, os carros híbridos estão a ganhar uma posição decente no mercado e espera-se que os veículos eléctricos puros sigam o exemplo na próxima meia década, à medida que as questões técnicas forem resolvidas e os custos se tornarem mais agradáveis para os consumidores. Até agora, Toyota e Tesla se posicionaram bem, e alguns outros não estão muito atrás no retrovisor. Alguns colaborarão para melhorar suas chances. Em jogo estão milhares de milhões incalculáveis para os sobreviventes e um possível esquecimento para os perdedores. Enquanto isso, a tecnologia continua avançando, pensando além do íon de lítio, já que nada permanece estático. Vejamos aqui algumas tecnologias emergentes – seu potencial e suas armadilhas.

Baterias de lítio-ar — A IBM tem trabalhado em baterias de lítio-ar desde 2009. O Li-air fornece melhor densidade de energia alterando a química da bateria, criando uma reação resultante que retira oxigênio da atmosfera e subsequentemente produz oxigênio durante a recarga. Os prognosticadores consideram a tecnologia reveladora, imaginando um dia em que os carros poderão percorrer milhares de quilómetros sem necessidade de carregamento. No entanto, a implementação ainda demorará pelo menos 5 a 15 anos.

Duelo de baterias de carbonoPoder Japão Plus — Existem limitações para o íon de lítio. O tempo de carregamento é muito longo. Eles não são particularmente “densos em energia”. Eles são potencialmente voláteis (calor, incêndios e explosões). Eles também perdem energia após carregamentos repetidos. A tecnologia de carbono duplo substitui os terminais de óxido de lítio por carbono simples. Eles não esquentam tanto e supostamente carregam até 20 vezes mais rápido. O carbono é facilmente obtido e também há degradação reduzida ao longo do tempo.

Ultracapacitores de grafenoTesla mostra interesse — Neste caso, placas carregadas separadas por resistores são utilizadas no lugar das baterias. A eletricidade é então retida em um campo eletrostático para ser descarregada posteriormente. Existem problemas de armazenamento e descarga que ainda não foram resolvidos. Com o grafeno, é possível gerar células com enorme capacitância e densidade de energia sem degeneração ao longo do tempo. O carregamento é praticamente instantâneo. Até agora, os protótipos têm se mostrado muito promissores. Elon Musk foi inspirado a prever que “o futuro não são as baterias, mas os supercapacitores”. O tempo vai dizer.

Baterias de imida de lítio – Energias Leydon — Foi demonstrado que a imida de lítio limita a expansão térmica em temperaturas extremamente altas. Leydon tem fabricado ânodos à base de silício que facilitam maior densidade de energia do que ânodos à base de carbono.

Baterias de íon de lítio SuperPolymer 2.0Eletrovaya, Inc. — Esta tecnologia auxilia na eficiência e potência da bateria em muitas aplicações e elimina beneficamente a N-Metil Pirrolidona (NMP), que demonstrou ser perigosa para os seres humanos. O SuperPolymer 2.0 tem a reputação de ter melhor resistência ao fogo e pode operar dentro de amplos parâmetros de temperatura.

Baterias de carboneto de silício e nitreto de gálio — Estes têm vantagens que facilitam um potencial significativo de poupança de dinheiro. Conhecidos como materiais de banda larga (WBG), eles são mais eficientes que o silício quando usados em eletrônica de potência. Os dispositivos que os utilizam podem ser menores e pesar menos. Prevê-se que eles possam substituir o silício nos veículos elétricos já em 2020.

Baterias de íon de magnésioLaboratórios Nacionais Lawrence Berkeley — Considerado o possível “futuro do armazenamento de energia”, o íon magnésio tem uma carga de +2 (multivalente) em oposição ao +1 do íon lítio (elétron único). O magnésio é mais abundante que o lítio e não tem tanta probabilidade de superaquecer. Apesar das reservas iniciais sobre questões de condutividade e contra-íons que podem prejudicar a eficiência da bateria, a pesquisa mostrou que a condutividade é na verdade mais eficiente do que o íon de lítio devido a uma esfera de coordenação um terço menor. Os testes no mundo real são os próximos e, se forem bem-sucedidos, as baterias de íons de magnésio, que são poderosas, baratas e seguras, certamente o seguirão.

Baterias de íon de magnésioNanotubos de grafeno/carbono — Os nanotubos de grafeno e de carbono têm se mostrado muito promissores para melhorar o armazenamento de energia no futuro. Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Queensland e da Universidade da Califórnia estão interessados em combiná-los de forma benéfica com a atual bateria de íons de lítio. O resultado final poderia ser um melhor armazenamento de energia nos painéis da carroceria de um VE, o que permitiria que ele fosse carregado rapidamente e viajasse muito mais longe do que é atualmente possível. O carbono está em toda parte. O truque agora é obter as propriedades únicas que possui em nível nanoescala. Não é uma tarefa fácil. Estão sendo desenvolvidos supercondutores de grafeno que carregam rapidamente e são ultrapotentes. Eles podem até ser impressos em gravador de DVD, produzindo folhas de grafeno que podem armazenar muita energia. Potencialmente, isso poderia levar a baterias que carregam instantaneamente, duram até 20 anos e proporcionam um alcance dramaticamente maior. A economia de custos seria igualmente impressionante.

Baterias de íon-lítio à base de silícioAmprio — A ideia aqui é usar silício em vez de carbono como material de eletrodo em baterias de íon-lítio. A Universidade de Stanford anunciou uma rodada de capital de risco de $30 milhões que ajudará a Amprius no desenvolvimento da ideia em suas instalações chinesas. A empresa asiática de private equity, SAIF Partners, os investidores Kleiner, Perkins, Caulfield e Beyers, Vantage Point Capital Partners, Chinergy Capital, Innovation Endeavors e Trident Capital, todos têm interesse no resultado da atual P&D. O objetivo é aproveitar a densidade de energia dez vezes maior do silício em comparação com as baterias de íon-lítio centradas em carbono. Existe potencial para aumentar a densidade de energia atualmente disponível em até 40%. Infelizmente, ao contrário do carbono, o silício se expande sob a inserção de íons de lítio, fraturando-o e degradando-o. A barreira está desenvolvendo uma forma de fabricar comercialmente estruturas de nanotubos. A Amprius tem como meta colocar as baterias no mercado em 2015, já tendo construído 60 mil unidades para testes. A Nokia e outros fabricantes chineses e norte-americanos estão à espera. Enquanto isso, Amprius espera que as baterias de terceira geração atinjam até 500 watts-hora por quilo.

Baterias de sódio-ar — A capacidade do ar-sódio é reconhecidamente menor que a do ar-lítio, mas é definitivamente maior que a do ar-lítio e muito mais simples de fabricar do que o ar-lítio. Um eletrodo de sódio fica em uma extremidade da bateria, onde um eletrólito é colocado sob um eletrodo de carbono permeável ao oxigênio. Um elétron contorna a bateria e o metal iônico se dissolve no eletrólito que viaja até o eletrodo de carbono e encontra o oxigênio. Ainda está em fase experimental, mas os pesquisadores são encorajados. Eles deduziram que o ar de sódio mantém uma carga superior e carrega mais facilmente do que o ar de lítio também. A desvantagem? O ar de sódio só pode ser carregado algumas vezes antes de morrer. Os cientistas estão tentando descobrir o porquê.

Baterias de alumínio-arFinergia — Al-air gera eletricidade quando o oxigênio do ar reage com o alumínio, criando uma bateria com tremenda densidade de energia. Eles não são amplamente empregados devido ao alto custo do ânodo e a problemas de subprodutos quando usados com eletrólitos tradicionais. Por esta razão, são empregados principalmente para aplicações militares. Potencialmente, um EV com baterias de alumínio-ar poderia fornecer oito vezes o alcance das baterias de íons de lítio, pesando muito menos. Além disso, as baterias al-air são essencialmente não recarregáveis, uma vez imersas em eletrólitos à base de água. É possível recarregá-los com ânodos de alumínio novos obtidos pela reciclagem do óxido de alumínio hidratado. Este teria de ser o caso para que as baterias al-air tivessem uma utilização mais ampla. A hibridização com baterias tradicionais de chumbo-ácido pode ser a resposta. Recentemente, a Phinergy demonstrou um carro elétrico usando células de alumínio-ar que foi capaz de percorrer 330 km usando um cátodo exclusivo e hidróxido de potássio. Em parceria com a Alcoa, a Phinergy testou recentemente um pequeno EV que utilizava baterias de íons de lítio e al-air que exibiam um alcance surpreendente de 1.600 quilômetros. Embora não sejam recarregáveis, os cartuchos modulares de alumínio podem ser trocados por novos. Usado como energia de reserva em conjunto com uma bateria de lítio-ar, poderia oferecer aos motoristas uma alternativa livre de carbono. Na realidade, as baterias al-air oferecem desempenho comparável aos veículos a gasolina, mas são mais limpas. É uma opção viável e que certamente está em cima da mesa.

Baterias Zinco-Ar — Também as baterias não recarregáveis de zinco-ar criam energia oxidando o zinco com o oxigênio do ar. Eles oferecem alta densidade energética e são baratos de produzir. Eles são práticos para pequenas aplicações, como aparelhos auditivos e câmeras. As baterias ficam muito maiores para uso em EVs. Na descarga, as partículas de zinco formam um ânodo poroso saturado com eletrólito. No cátodo, o oxigênio reage e forma íons hidroxila que migram para a pasta de zinco e criam zincato. Isso, por sua vez, permite que os elétrons viajem para o cátodo. O zincato decai para formar óxido de zinco e a água retorna ao eletrólito. A água e a hidroxila do ânodo são recicladas no cátodo, de modo que a água não é consumida. As reações produzem 1,65 volts em teoria, que é reduzido para 1,35-1,4 volts nas células disponíveis. O zinco-ar compartilha características de baterias e células de combustível. O zinco serve como combustível e a reação é gerenciada por uma variação no fluxo de ar. A pasta oxidada de zinco/eletrólito pode ser substituída por produto fresco. Se totalmente realizadas, as baterias de zinco-ar poderão ser uma fonte de energia viável para veículos elétricos e poderão ser utilizadas para armazenamento de energia de nível utilitário.

Baterias de gel — As células de gel são baterias VRLA nas quais os eletrólitos são gelificados. A sílica pirogênica é combinada com ácido sulfúrico para formar uma massa gelatinosa e imóvel. Não apresentam os problemas inerentes às baterias de células úmidas (evaporação, corrosão, derramamentos) e são mais resistentes a temperaturas extremas, vibrações da haste e choques. Ao contrário das baterias de células úmidas, o antimônio nas placas de chumbo é substituído por cálcio e pode ocorrer uma recombinação de gases.

Baterias de gelCélulas de Combustível de Hidrogênio — A Hyundai introduziu a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio em seu modelo Tucson. A Honda e a Toyota seguir-se-ão em 2015. Alguns dizem que os veículos eléctricos movidos a hidrogénio não terão qualquer aceitação real no mercado de massa até 2030. Os veículos baseados em células de combustível ofereceriam a autonomia de um veículo convencional, embora com zero emissões. No entanto, a falta de infraestrutura e o alto custo de fabricação dos sistemas de transmissão necessários podem manter as células de combustível fora do mercado por anos.

Pesquisa de mercado de armazenamento de energia de bateria

O que está acontecendo em…?

Panasonic

A procura por baterias híbridas e plug-in tem sido uma vantagem para a Panasonic, especialmente no que diz respeito à sua parceria com a Tesla. A Panasonic anunciou recentemente uma participação de mercado de 39%, seguida pela NEC com 27% e LG Chem com 9%. A Panasonic ampliou seu acordo de fabricação de baterias com a Tesla em outubro de 2014.

A grande mudança da Tesla, sua Giga Factory planejada de $5B de dólares a ser construída em Nevada, se concentrará na produção de células de íons de lítio de 35 GWh. A Panasonic está fazendo parceria com a Tesla neste empreendimento que alguns consideram um empreendimento de alto risco. Resta saber se o investimento faz sentido e pode realmente levar a um avanço na produção de baterias de íon-lítio mais baratas. Alguns especulam que mesmo que a Tesla venda 240.000 EV em 2020, como esperam fazer, a Panasonic poderá ter margens baixas. Nas condições actuais, é fácil especular que a Tesla poderá estar a funcionar com um excesso de capacidade que poderá ser difícil de compensar.

Entretanto, a Panasonic iniciou recentemente uma colaboração com uma subsidiária da Polypore International, Celgard. Eles unirão forças para desenvolver separadores Celgard revestidos e não revestidos para a próxima geração de células de bateria Panasonic. Após as fases de desenvolvimento, ambas as empresas esperam firmar um acordo de fornecimento de longo prazo. Os separadores de bateria permitem a transferência de íons de lítio enquanto o separador cria uma barreira entre o cátodo e o ânodo. A Celgard atualmente utiliza membranas eletrolíticas de polipropileno, polietileno ou tricamada PP/PE/PP em seus separadores.

Samsung

A Samsung começou a fabricar baterias de iões de lítio em 2000. Desde então, estabeleceu um papel de liderança através da inovação e do desenvolvimento de produtos de qualidade. Eles são reconhecidos como líderes globais no mercado de baterias de íons de lítio desde 2010. A Samsung fabrica células de bateria prismáticas que oferecem densidade de energia e potência superiores, mantendo-se dentro dos parâmetros dimensionais padrão da bateria. A empresa permanecerá com os prismáticos, por acreditar que são menos problemáticos que os laminados.

Os especialistas esperam que os custos caiam para $150US por quilowatt-hora até 2020, com os preços caindo mais no lado dos materiais do que no lado da venda/design. Uma vez que os projetos tenham avançado na fabricação, os custos serão reduzidos. Para esse fim, a Samsung é agressiva com medidas de corte de custos.

A empresa é capaz de produzir em massa várias células de bateria automotiva avançadas, incluindo a classe 5Ah para elétricos híbridos, a 20Ah para plug-ins, a 60Ah para veículos elétricos puros e a 4,0Ah/11Ah “Hi Cap” para micro/ HEVs leves. O Samsung 5.2Ah é a menor e mais poderosa célula do mundo, enquanto o 5.9Ah oferece a maior densidade de potência de qualquer outro na indústria e está atualmente em produção em série para SUVs híbridos moderados (?) e supercarros híbridos.

Olhando para o futuro, a Samsung estabeleceu metas até o final da década para avanços tecnológicos nas baterias. Até 2016, uma nova bateria (NCM) de Níquel Cobalto Manganês fornecerá uma densidade de energia de 130 wh/kg. Até 2019, a Samsung tem planos para um NCM avançado fornecendo 250 wh/kg. Com muitos na indústria avançando para a implementação da célula de combustível de lítio-ar, a Samsung quer chegar lá até 2020. A bateria que eles têm em mente teria uma densidade de energia de +300 wh/kg.

Além disso, a bateria da classe EV 60Ah da Samsung tem a maior densidade volumétrica de energia do setor e está atualmente em produção em série para OEMs europeus e norte-americanos. Os 26Ah e 28Ah possuem a maior potência volumétrica e densidade de energia do setor. Um design empilhável e compacto permite modularidade celular e facilidade de embalagem. Estes estão em produção para OEMs europeus.

Espere que a Samsung continue fabricando baterias de níquel sem mudanças drásticas nas combinações químicas nos próximos 2 a 3 anos. Os desenvolvimentos tecnológicos poderão duplicar o consumo de amperes/hora utilizando materiais existentes. Nenhuma mudança significativa nos ânodos está prevista, pois a empresa continua a fazer experiências com aditivos e separadores. As permissões de segurança anularão quaisquer mudanças significativas antes de 2020. A Samsung prevê mais oportunidades para o desenvolvimento de produtos, incluindo lítio-ar, perto de 2030. A Samsung tem a capacidade de reduzir custos e aumentar a densidade de energia da bateria usando produtos químicos do seu 1850 em uma bateria quadrada, mas as regulamentações do governo chinês não permitem isso.

Até 2020, a Samsung espera um aumento na procura de baterias de lítio de alta tensão 48 e de baixa tensão para atingir níveis de CO2 de acordo com os objectivos do Horizonte 2020. Atualmente, eles estão atrás do Nissan Leaf. Uma parceria com a BMW pode aumentar os números de participação de mercado e colocá-los no Top 3.

Entretanto, a Ford tem trabalhado em conjunto com a Samsung SDI para criar uma tecnologia híbrida centrada na travagem regenerativa que pode reter até 95% de energias normalmente perdidas durante a travagem do veículo. Visto como uma solução de curto prazo para reduzir as emissões de dióxido de carbono, o sistema funciona em conjunto com o Auto Start-Stop da Ford, que desliga o motor quando o veículo está parado para poupar combustível. Uma bateria especial alimenta sistemas internos e acessórios até que o freio seja liberado, momento em que o motor é reiniciado. A longo prazo, a Ford e a Samsung SDI estão a desenvolver uma bateria de iões de lítio ultraleve que é até 30% mais pequena do que as baterias híbridas existentes. É composto de níquel-hidreto metálico e pode fornecer potencialmente até três vezes mais energia. Empregando estratégias de redução de peso num veículo conceito, o resultado final poderia proporcionar maior desempenho e eficiência. A Ford investiu $135M na produção, design e engenharia dos componentes necessários da bateria e procedimentos de teste subsequentes. Além disso, a Ford está apoiando pesquisas contínuas sobre armazenamento de energia no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley. A Ford está interessada em soluções para o fim da vida útil do veículo (ELVS), que envolvem o gerenciamento de substâncias tóxicas e a reciclabilidade de baterias extintas. Os clientes agora podem levar suas baterias antigas aos revendedores participantes para reciclagem gratuita.

Baterias “dobráveis” Samsung – A Samsung SDI revelou uma nova bateria rolável e dobrável na convenção InterBattery de 2014 na Coreia do Sul. Capaz de se dobrar em forma de U ou ser enrolada em um copo, é mais provável que esta bateria encontre um lugar nos pulsos das pessoas em uma forma vestível, como a célula curva de 210mAh encontrada dentro da pulseira de fitness Gear Fit. Neste momento, as baterias ainda estão em desenvolvimento para melhorar a confiabilidade e a segurança e pode levar algum tempo até que estejam disponíveis ao público. A LG Chem também está interessada em wearables e tem baterias semelhantes em desenvolvimento, embora sua ênfase recente tenha sido na fabricação de baterias para veículos elétricos.

Shakti3

fortuna.com

fortuna.com

Esta start-up emergente de Michigan pretende fabricar baterias de lítio de forma tão eficiente e acessível quanto chips de computador. Idealizada pela CEO e fundadora Ann Marie Sastry, a Sakti3 anunciou em 2014 que estava à beira de grandes avanços na tecnologia de baterias. Eles estão desenvolvendo uma bateria que, segundo eles, duplicará a densidade energética do íon de lítio por um quinto do custo. Poderia ser esta a tecnologia que dá aos clientes o preço e a autonomia de que necessitam para mudar para um carro ecológico? Talvez. Sakti3 acumulou $30 milhões em financiamento de pesquisa de financiadores como industriais japoneses, Itochu, Khosla Ventures, General Motors e o estado de Michigan.

Sakti3 afirma ter desenvolvido uma bateria de íons de lítio de estado sólido que emprega metodologias de produção semelhantes às células solares e monitores de TV de tela plana. Esta tecnologia de deposição a vácuo tem o potencial de fornecer ao Sakti3 um processo de fabricação rápido e barato. Neste ponto, a empresa está produzindo células em uma modesta linha de produção piloto em Michigan, com esperança de comercialização nos próximos anos.

Existem obstáculos. Para operar em larga escala, o custo de fabricação é exponencialmente maior e mais caro. Fabricar baterias de tamanho funcional e muitas delas também apresenta desafios significativos. Há dúvidas se as baterias de estado sólido poderiam fornecer a aceleração rápida que os veículos de hoje precisam, um problema que os antigos defensores do estado sólido não conseguiram resolver. Há dúvidas se tais baterias poderiam suportar temperaturas extremas. Seriam suficientemente resistentes para suportar os rigores da estrada? Há outros no jogo, incluindo Toyota e startups como Solid Power Battery no Colorado e Seeo na Califórnia. Outros, como a energia Planar, já jogaram a toalha.

A Sakti3 tem como objetivo primeiro criar baterias de estado sólido para smartphones que possam duplicar sua vida útil. Depois disso, eles passarão para baterias de automóveis. Para longa distância, o Sakti3 prevê baterias de estado sólido para armazenamento em escala de utilidade pública de energia eólica e solar. Frost e Sullivan veem o mercado de baterias de lítio atingindo $76,4B até 2020, com crescimento de até 25%. Ann Marie Sastry sabe que precisa de um parceiro com experiência em baterias em grande escala. A ajuda poderia vir de fabricantes asiáticos de grande escala com formatos de células comoditizados cobrindo muitos setores, resultados de testes comprovados, além de equipes de marketing e vendas técnicas com experiência em lidar com setores desafiadores.

LG Química

A empresa coreana LG Chem anunciou recentemente que poderia fornecer uma bateria EV com autonomia de 320 quilômetros até 2016. Para quem ela forneceria essa bateria permanece um mistério, mas o melhor candidato parece ser a General Motors. A GM emprega células LG Chem para o Cadillac EDR, o Chevy Volt e para o Volt/Ampera exportado. No entanto, a LG Chem também fornece baterias para montadoras concorrentes como Hyundai, Kia, Volvo, Renault e Ford. A GM tem observado Tesla de perto para ver como seu carro proposto de 200 milhas se desenvolve (é esperado para 2016-2017).

A bateria proposta de 200 milhas em desenvolvimento terá maior densidade de energia com material de embalagem tipo bolsa para suportar altas temperaturas. A densidade de potência deve melhorar para cerca de 400 kWh. Ao mesmo tempo, espera-se que os custos de fabricação caiam até 30%. $14B A LG Chem é, obviamente, um fornecedor líder mundial de baterias de íons de lítio. É uma área primária de crescimento para a empresa. Nos últimos sete anos, o investimento em baterias de iões de lítio cresceu cinco vezes. Eles têm quatro instalações de P&D nos EUA, China, Japão e Coreia do Sul, e três fábricas na Coreia do Sul e na China, todas focadas na produção e engenharia de baterias de íons de lítio.

As células da bateria LG Chem têm um núcleo laminado de formato retangular. Esforços são feitos para maximizar o espaço central das células e minimizar a laminação. Até 2020, eles esperam melhorar significativamente a sua atual proporção de 1:3 para aumentar o núcleo da célula e minimizar ainda mais a laminação. O formato químico da LG é em formato de bolsa. Existem vantagens e desvantagens em diferentes formatos de células e alguns OEMs são mais fiéis a um formato do que a outro. Para a elétrica híbrida, a Ford usa produtos químicos da Panasonic e é cilíndrico. Mas, no que diz respeito à bateria elétrica, eles usam uma química e um formato completamente diferentes do LG Chem. No que diz respeito aos eletrólitos, alguns acham que a empresa adotará um tipo sólido, embora seja possível que sejam utilizados eletrólitos do tipo gel.

A empresa está confiante na sua leitura do mercado e que existe potencial de crescimento nas baterias de 12 a 48 volts. A LG Chem está desenvolvendo tecnologia para ser competitiva nessa área. Têm também uma boa sinergia com empresas como a Samsung e a Panasonic, permitindo-lhes trabalhar com governos para impulsionar a tecnologia de baterias no que diz respeito à química e às embalagens, o que pode reduzir os custos. Alguns pensam que a bateria de 12 volts mais barata em 2022 custará 170-180 euros.

Uma nova fábrica de baterias para carros elétricos está chegando a Nanjing, na China, para atender à crescente demanda no maior mercado automotivo do mundo. Com conclusão prevista para o final de 2015, a fábrica de Nanjing atenderá as montadoras chinesas SAIC, Qoros e outras. Recentemente, a LG Chem juntou-se às empresas estatais chinesas, Nanjing Zijin Technology Incubation Special Park Construction Development Co, Ltd. e Nanjing New Industrial Investment Group Ltd. A LG investiu pesadamente no empreendimento e projeta $1T em receita obtida até 2020.

A LG Chemical, assim como a 3M e a Panasonic, está interessada em introduzir no mercado baterias com ânodos à base de silício, e elas podem vir a ser um concorrente feroz. O NCA (Níquel Cobalto Alumínio) provavelmente será um dos materiais adotados para o cátodo. Muitas empresas querem licenciar as tecnologias emergentes de laboratórios subsidiados por universidades e governos. Empresas como a Amprius desenvolveram tecnologias semelhantes e estão ansiosas para explorar muitos caminhos para incorporar silício em baterias. Os conflitos de patentes certamente surgirão à medida que grandes e pequenas empresas se posicionarem para dominar este campo de batalha de baterias de alto risco.

Controles Johnson

Maior fabricante de baterias do mundo, com 15.000 funcionários em 50 instalações em todo o mundo, a Johnson Controls fornece anualmente um terço (mais de 140 milhões) das baterias do setor para fabricantes de automóveis e varejistas. Isso inclui baterias de veículos híbridos e elétricos. A Johnson Controls tem desenvolvido a sua química de baterias NMC com a intenção de ganhar alguns dos maiores contratos automóveis do mundo, embora tenha mostrado relutância em construir fábricas especificamente para servir o mercado de baterias EV. A AESC, um esforço colaborativo com a Nissan Motor Company e a NEC, é o único fabricante de células de iões de lítio que pertence diretamente a um fabricante automóvel. A empresa produziu uma enorme quantidade de baterias, especialmente para o Nissan Leaf.

Em 2012, a Johnson Controls adquiriu a A123 Systems, para $125M. Esses ativos incluíam produtos e contratos existentes, tecnologia de baterias de íons de lítio, fábricas em Michigan, fábricas de raios catódicos na China e participação acionária em uma empresa chinesa de baterias. A empresa acabou sendo forçada a buscar proteção contra falência.

Desde então, a Johnson Controls continuou a prosperar. As projeções para 2015 mostram que a empresa antecipa altas margens de lucro com grandes oportunidades de crescimento contínuo na China, onde produziu mais de $8B em 2014. A Johnson Controls inaugurou recentemente uma nova fábrica de baterias $154M de 133.000 pés quadrados na cidade de Chongqing, onde prevê a fabricação até 6 milhões de baterias anualmente.

Empresas de automóveis

Recentemente, Volkswagen se uniu à Sanyo para desenvolver uma bateria que poderia fornecer quatro vezes mais energia que estava disponível anteriormente. Desenvolvido com tecnologia Volkswagen, poderia fornecer potencialmente 80 kWh. Os especialistas acreditam que se trata de uma unidade de lítio-ar nos estágios iniciais de desenvolvimento.

Estima-se que Tesla consumirá dois bilhões de células de íons de lítio até 2017. Tanto o Modelo S quanto o Modelo X empregam a célula 18650. Com a maior bateria de um carro elétrico (85 kWh), o Modelo S oferece a maior autonomia de condução. O trem de força utiliza o sistema de íons de lítio NMC da Johnson Control, que também é encontrado em bicicletas elétricas, dispositivos militares e médicos e ferramentas elétricas. Até 2020, a Tesla poderá passar a usar eletrônica de potência de carboneto de silício para iniciar economias de custos. Um material de banda larga, o carboneto de silício é mais eficiente e pode resultar em economias de energia de até 20% para o Modelo S. Isso se traduz em uma economia potencial de $6.000 em reduções de custos de bateria.

Motores Gerais está trabalhando com o Electric Power Research Institute e 15 outras concessionárias para criar um sistema “inteligente” de carregamento de veículos plug-in. BMW, Honda, Mitsubishi, Ford, Toyota, Mercedes-Benz e Chrysler também fazem parte deste consórcio. O conceito geral é instigar um sistema de “carga sob demanda” que permita que os serviços públicos e os plug-ins se comuniquem para que durante os horários de pico a carga dos veículos seja reduzida, reduzindo assim os gastos com energia. Há uma necessidade do sistema, pois a quantidade de veículos plug-in nas estradas está aumentando constantemente. As montadoras esperam criar uma plataforma aberta que seja compatível com qualquer um de seus veículos plug-in.

BMW está oferecendo uma infinidade de opções de carregamento para seus modelos existentes, incluindo carregadores rápidos SAE Combo e portas de carregamento solar. Em uma recente conferência plug-in em San Jose, Califórnia, a BMW apresentou uma nova unidade de carregamento rápido iDC e o que eles chamam de Programa ChargeNow DC Fast. O carregador rápido iDC da BMW é menor e mais barato do que outros de sua classe. Um conector combinado o torna compatível com VW, Chevy, Ford e outros EVs. O carregador rápido iDC leva um veículo até 80% em cerca de 30 minutos. Os carregadores são acessados por cartões ChargePoint ou ChargeNow. A BMW oferecerá aos motoristas recarga gratuita até o final de 2015 nas estações NRG eVgo Freedom participantes, desde que eles usem o cartão inicialmente até o final de 2014. 50 dos carregadores estarão disponíveis na Califórnia até 2016.

Toyota está atualmente pesquisando possibilidades de baterias de estado sólido, bem como tecnologias de lítio-ar, com planos de longo prazo para mudar do íon de lítio até 2020. Além disso, a montadora apresentará em breve o Mirai no Japão, um veículo elétrico movido por uma célula de combustível de hidrogênio. .

Nissan tem trabalhado com as principais universidades japonesas no desenvolvimento de um método de análise que permite a observação direta da atividade eletrônica no material catódico de baterias de íon-lítio enquanto elas estão sendo carregadas e descarregadas. Potencialmente, isto poderia levar à criação de baterias duráveis e de alta capacidade que podem ajudar a ampliar a autonomia dos veículos elétricos com emissão zero. O novo método de análise combina espectroscopia de absorção de raios X que utiliza bordas de absorção L e o primeiro cálculo principal do Supercomputador Earth Simulator do Japão. Estão sendo analisados materiais ricos em lítio que prometem aumentar a densidade de energia em até 50%. Notou-se que durante um estado de alto potencial, os elétrons do oxigênio estavam ativos durante o carregamento. Ao mesmo tempo, os elétrons de manganês estavam ativos durante a reação de descarga. A Nissan considera que este é um grande passo em direcção ao eventual desenvolvimento de materiais de eléctrodos ricos em lítio que possam produzir baterias de alta capacidade e com uma vida útil mais longa.

Consultoria em baterias de íons de lítio

Baterias de íon de lítio: questões políticas, de segurança e de patentes

Problemas de segurança

Apesar do sucesso das baterias de íon-lítio no mercado mundial, surgiram preocupações e questões de segurança em relação às próprias baterias. Por exemplo, em 2006, a Sony foi forçada a recolher baterias de 6M que tinham uma taxa de falha de 1:200.000. A Sony afirmou que partículas microscópicas de metal poderiam potencialmente entrar em contato com as células da bateria, causando possíveis curtos-circuitos e ventilação com fogo. Desde então, essa taxa foi reduzida para 1:10.000.000. Incêndios em armazéns não foram considerados incomuns. Também havia preocupações sobre a desmontagem rápida e possível curto-circuito interno.

O Chevy Volt teve problemas de incêndio associados a baterias de íons de lítio. Um pacote que havia sido testado contra colisão pela NHTSA posteriormente pegou fogo em uma área de armazenamento semanas após o teste inicial. Testes adicionais recriaram o cenário e ocorreram mais incêndios. Funcionários da GM e da NHTSA foram questionados por membros do Congresso dos EUA sobre o motivo pelo qual a NHSTA não relatou os incidentes até 5 meses após sua ocorrência.

Questões políticas

A intervenção e a regulamentação governamental afetam frequentemente o progresso da indústria de baterias híbridas/elétricas. A própria tecnologia verde é muitas vezes uma questão de divisão entre aqueles que contemplam a economia energética existente baseada no petróleo e aqueles que procuram promover agendas ambientais mais progressistas.

A China tem uma política nacional destinada a promover veículos eléctricos, embora não tenha tido o sucesso esperado. Alguns pensam que se os governos decidirem aumentar a pressão para ter mais veículos eléctricos na estrada, poderão fazer com que isso aconteça através de impostos e incentivos atraentes. O equilíbrio económico adequado e os pacotes de incentivos são necessários para promover as vendas mais elevadas que desejam.

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) quer cortar as importações de petróleo pela metade até 2020. Eles também querem que as emissões automotivas sejam 17% mais baixas do que eram em 2005. Para isso, eles estão olhando para células de combustível de hidrogênio, atualizações de baterias, eletrificação de veículos inovação e biocombustíveis para ajudar a sua causa. Está tudo organizado em seu Plano Estratégico 2014-2018 documento, recentemente divulgado pelo DOE. Por causa disso, muitas empresas podem esperar algum financiamento governamental para ajudar a alcançar esses objetivos. Como parte do plano quinquenal do DOE, espera-se que as energias renováveis, como a eólica, a solar e a geotérmica, possam duplicar a sua produção no prazo estabelecido, levando a algumas parcerias público-privadas inevitáveis.

O fiscal vem… Mark Gottleib, Secretário de Transportes do estado de Wisconsin, pediu que houvesse uma taxa de registro $50 para proprietários de veículos híbridos e elétricos. Isto faz parte do seu pedido de orçamento de 14 de novembro de 2014. O secretário Gottleib considera que estes proprietários deveriam “pagar a sua parte justa dos custos operacionais da nossa infra-estrutura”. Se receber luz verde, Wisconsin juntar-se-ia a cinco outros estados dos EUA (Carolina do Norte, Nebraska, Colorado, Virgínia, Washington) que cobraram taxas aos proprietários de automóveis verdes para recuperar receitas de impostos sobre a gasolina que estes condutores não estariam a pagar. Alguns, no entanto, consideram que o imposto proposto apenas penaliza os condutores por não utilizarem tanto petróleo.

Houve uma competição acirrada para atrair a fábrica de baterias Giga $5B de Elon Musk para o Arizona, Texas, Nevada ou Novo México. Em jogo estavam estimados milhares de milhões de dólares em investimento directo e cerca de 6.500 novos empregos. Como isca, cortejar os políticos usava promessas e dinheiro dos contribuintes. Para complicar a situação, muitos estados dos EUA instigaram esforços legislativos para impedir a Tesla de vender diretamente aos seus clientes. Minnesota e Massachusetts têm sido amigos de Tesla, mas Nova York, Ohio e Nova Jersey mostraram resistência visível.

O governador do Texas, Rick Perry, que recebeu mais de $300K em contribuições políticas de concessionárias de automóveis, chegou ao ponto de dirigir um Tesla Model S por Sacramento em junho passado como um golpe político destinado a impressionar Tesla. Não funcionou. Por fim, o estado de Nevada ganhou o prêmio em setembro de 2014 e será o lar da nova Giga Factory da Tesla. O estado foi escolhido devido à sua proximidade com a fábrica vizinha da Tesla na Califórnia e com as minas de lítio de Nevada. Um pacote de incentivos $1.25B certamente não prejudicou os esforços persuasivos de Nevada.

Na Califórnia, as agências estaduais estão formulando iniciativas para colocar 1,5 milhão de veículos com emissão zero nas rodovias do estado até 2025. Recentemente, a Comissão de Energia da Califórnia votou pela utilização de quase $50M para 28 estações de reabastecimento de hidrogênio e um reabastecedor móvel até o final de 2015.

Estações de Carregamento – Estabelecendo Infraestrutura

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A “ansiedade de autonomia” faz com que os potenciais compradores de veículos ecológicos recusem devido às curtas distâncias que podem percorrer antes de precisarem de uma carga. Além disso, há a questão de onde carregar o híbrido/elétrico. À medida que a indústria evolui e cresce, será necessária uma infra-estrutura de apoio de estações de carregamento para satisfazer as exigências de cada vez mais veículos eléctricos na estrada.

A partir de agora, a maioria das estações de carregamento estão localizadas perto de grandes cidades. Estima-se que existam alguns milhares dessas estações em todo o mundo. A maioria concorda que será necessário algum influxo de dinheiro do sector privado para desenvolver infra-estruturas e encorajar mais compras de VE. Esta necessidade é agravada porque actualmente os VE têm uma autonomia bastante limitada. Os motoristas de veículos ecológicos certamente também clamarão por tempos de carregamento mais rápidos.

Espera-se que o mercado de carregamento duplique a cada ano até 2020. O carregamento sem fio recentemente desenvolvido tornará as coisas mais simples, permitindo que os motoristas estacionem sobre sensores de solo e carreguem seus veículos com facilidade e rapidez, sem fios conectados. Sabe-se que dez fabricantes de automóveis estão testando sistemas sem fio e muitos irão incorporar sistemas de carregamento sem fio em seus veículos. A Volkswagen poderá ter um sistema indutivo instalado até 2017. Até o final da década, as vendas de unidades de carregamento sem fio poderão ultrapassar 350 mil.

A Evatran, uma empresa que trabalhou com Duke Energy, Hertz e Google, é a primeira empresa a obter a certificação ETL para seu sistema sem fio Plugless L2. Compatível com o plug-in de alcance estendido Chevy Volt e a bateria/elétrica Nissan Leaf, o sistema Evatran utiliza campos magnéticos e energia indutiva para carregar um adaptador integrado a partir de uma base de piso. Nenhum incidente de segurança foi relatado até o momento.

Questões de patentes

Desde o advento da química das baterias de hidreto de níquel no início dos anos 90; química que é parte integrante do desenvolvimento dos veículos híbridos de hoje, surgiram conjecturas de que o Auto Battery Consortium dos EUA foi usado pela indústria automobilística para impedir a tecnologia e o desenvolvimento dos carros elétricos. Uma forma de conseguir isso é não permitir que o conhecimento das patentes aplicáveis seja disponibilizado ao público. As patentes em questão seriam as do fundador da Ovonics, Stan Ovshinsky. Ele alegou que a indústria automobilística sugeriu erroneamente que a tecnologia NiMH ainda não estava pronta. Em 1994, a GM assumiu o controle acionário da Ovonics e patenteou a fabricação de grandes baterias de níquel-hidreto metálico. Ainda mais tarde, em 2001, a Texaco comprou a participação da GM na Ovonics e depois a Chevron adquiriu a Texaco. A trama se complicou.

Em 2003, a Texaco Ovonics tornou-se Cobasys juntamente com a Energy Conversion Devices Ovonics. A Chevron detinha uma participação de 19.99% na ECD Ovonics e tinha poder de veto sobre qualquer licenciamento ou venda de tecnologia NiMH. A Chevron também sentiu que tinha direito aos direitos de propriedade intelectual da Cobasys se a ECD Ovonics não cumprisse as obrigações contratuais. Estaria a Chevron a negar o acesso a grandes baterias NiMH ao controlar as licenças de patentes, a fim de limitar a concorrência? Ovshinsky sentiu que a ECD Ovonics estava errada ao entrar em negócios com uma empresa petrolífera que pretendia tirá-la do mercado.

Em outros lugares, a Envia Systems foi processada por ex-executivos que consideraram que a empresa havia usado indevidamente sua tecnologia e deturpado a tecnologia de outra empresa como se fosse sua. Tudo isso com o propósito de fornecer uma bateria de alta densidade energética para a GM.

A Tesla recentemente foi notícia, abrindo suas patentes a todos os compradores. Alguns investidores e entusiastas de veículos elétricos receberam a notícia calorosamente, enquanto outros encolheram os ombros. Alguns postularam que uma patente, por si só, fornece apenas um determinado volume de informações. Além disso, podem rapidamente tornar-se notícias antigas à medida que surgem novos produtos e tecnologias. Apesar da resposta mista à oferta da Tesla, há rumores de que a Nissan e a BMW tiveram reuniões clandestinas com a Tesla em junho de 2014 para discutir a tecnologia de carregamento. BMW confirma esta reunião. Honda e GM manifestaram pouco interesse na oferta de Elon Musk. Toyota, Chrysler e Ford permaneceram em silêncio sobre o assunto. Diz-se que a Mahindra está examinando as patentes da Tesla para ver se as aplicações podem ser benéficas no desenvolvimento de um Vento Sedan elétrico no Butão.

Os avanços na tecnologia e no desempenho das baterias continuarão a surgir nos próximos anos, para satisfazer as necessidades económicas dos sectores privado e empresarial. As regulamentações ambientais criarão desafios para os fabricantes, à medida que eles lutam para atender aos requisitos regulatórios e, ao mesmo tempo, oferecer maior alcance e confiabilidade de EV/PHV. Inevitavelmente, o híbrido e o elétrico vieram para ficar e a batalha pelo futuro da bateria continuará. Apenas os fortes e os verdadeiramente inovadores sobreviverão e muitos ficarão no esquecimento, mas as possibilidades do que está por vir até 2020... 2030... e mais além, estimulam a imaginação das melhores mentes e visionários da indústria. Eles farão avanços que tornarão nosso futuro movido a bateria o melhor possível.

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Pesquisa de mercado de bateria de íon-lítio