O carregamento super rápido da bateria pode consertar o carro elétrico?

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Issam Mudawar, um professor de engenharia mecânica na Purdue University, vem resolvendo emergências relacionadas ao calor há 37 anos. Muitas vezes seguem um padrão. Qualquer um que sonhar com um supercomputador, ou novos aviônicos para um jato de combate, eventualmente enfrentará o mesmo problema: eletrônicos sofisticados, repletos de trilhões de transistores, geram enormes quantidades de calor. Então os sonhadores vêm para Mudawar, o cara que estuda gestão térmica para viver. “Sempre parece que o resfriamento é a última coisa em que as pessoas pensam”, diz ele.

Alguns anos atrás, Mudawar foi abordado pela Ford com um problema mais humilde: um cabo de carregamento. Como outras montadoras, a Ford está em uma corrida para fornecer veículos elétricos que acelerem rapidamente. Mas há um problema em mover os elétrons mais rápido: traz o calor. Se o objetivo é carregar seu veículo elétrico em, digamos, cinco minutos, essa resistência extra de encontro de corrente significa problemas relacionados à temperatura dentro e fora da bateria. O cordão, em particular, torna-se um gargalo superaquecido.

Mudawar tem resolvido um problema que ainda não existe. O Departamento de Energia dos EUA definiu o chamado carregamento rápido “extremo” como adicionar 200 milhas de alcance em 10 minutos. Isso é alcançável com estações de carregamento e cabos existentes, cujas capacidades as baterias ainda precisam atingir, em parte por causa de suas próprias preocupações com o aquecimento. Enquanto isso, o trabalho de Mudawar antecipa um futuro em que encher um carro com elétrons talvez possa até rivalizar com a conveniência da bomba de gasolina.

Recentemente, a tendência dos veículos elétricos é que quanto maior, melhor. As montadoras agora visam 400 milhas de alcance como um antídoto para a “ansiedade de alcance”, enquanto ao mesmo tempo são itens eletrizantes das estradas americanas – Chevy Silverados, Ford F-150s, Hummers. Carros enormes e requisitos de autonomia enormes significam baterias totalmente gigantes. Sem surpresa, isso vem com uma compensação: carregar essas baterias grandes leva mais tempo. A opção mais rápida pode ser obter uma carga completa em 30 ou 40 minutos de carregadores rodoviários de última geração, que representam cerca de 5% dos reabastecimentos de veículos elétricos, de acordo com o DOE. Principalmente, porém, esses carros são projetados para motoristas que podem se conectar em casa e deixar essa bateria enorme carregar a noite toda.

Combinar os dois é difícil, explica Ahmad Pesaran, especialista em armazenamento de energia do Laboratório Nacional de Energia Renovável. Uma frase como “carregamento de cinco minutos” significa algo muito diferente se você estiver carregando uma bateria de 200 quilowatts-hora, como a encontrada em um Hummer, versus a bateria de 40 kwH em um Nissan Leaf. Essas grandes baterias precisam de muito mais energia e têm barreiras estruturais que dificultam o carregamento rápido. Isso provavelmente exigirá novos carregadores e estratégias de bateria, novos cabos sofisticados, talvez até atualizações nas linhas de transmissão que alimentam os carregadores para que eles possam lidar com um grande aumento na demanda. “Eu questiono a sabedoria de por que precisamos ter um alcance de 500 milhas em um carro elétrico e também queremos carregamento rápido em cinco minutos”, diz ele. “Onde você quer ir? Quantas vezes você precisa fazer isso?” Mas, acrescenta, pode ser inevitável.

Atualmente, a maioria dos carros não podemos aproveitar as estações de carregamento mais poderosas que já temos, diz Chao-Yang Wang, pesquisador de baterias da Penn State University. As razões são encontradas principalmente dentro da própria bateria, mais notavelmente um fenômeno chamado de revestimento de lítio. Quando as baterias carregam, os íons de lítio se aninham dentro de um ânodo feito de grafite. Em um esforço para colocar mais energia nas baterias, esse material foi projetado para ser bastante espesso, para que possa conter mais íons. Mas isso se torna um obstáculo para o carregamento. À medida que a corrente fica mais intensa, esses íons não conseguem entrar no material do ânodo espesso com rapidez suficiente. Então, em vez disso, eles se acumulam em sua superfície como metal de lítio – eles são laminados. E uma vez que isso acontece, não há como voltar atrás. A bateria perde gradualmente o acesso a esses íons e, portanto, perde sua capacidade de carregar totalmente.



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