Motoristas de veículos elétricos e usuários avançados de smartphones têm aguardado ansiosamente a chegada das baterias com ânodo de silício, que prometem aumentar significativamente a densidade energética e reduzir os tempos de recarga.
Diversas empresas vêm desenvolvendo ânodos de silício nos últimos dez anos, e a tecnologia começou a aparecer em eletrônicos de consumo. Por exemplo, a fabricante de wearables Whoop utiliza materiais da Sila, enquanto as baterias da Group14 podem ser encontradas em uma variedade de smartphones.
Mas o verdadeiro prêmio é o mercado de veículos elétricos, que é muito maior que o de eletrônicos de consumo, segundo a Benchmark Minerals. Para entrar nesse setor, no entanto, startups precisam produzir ânodos de silício em quantidades muito maiores do que têm conseguido até agora.
Para atingir essa escala, a Group14 anunciou nesta quinta-feira que iniciou a produção em sua fábrica BAM-3, na Coreia do Sul. A instalação é capaz de produzir até 2.000 toneladas métricas de materiais de bateria de silício por ano, quantidade suficiente para 10 gigawatt-horas de armazenamento de energia, ou cerca de 100.000 veículos elétricos de longo alcance.
“É algo muito importante para nós, e eu acredito que também é para a indústria,” disse Rick Luebbe, co-fundador e CEO da Group14, ao TechCrunch.
A fábrica BAM-3 foi criada como uma joint venture entre a Group14 e a SK, fabricante coreana de baterias. A SK detinha 75% do projeto, mas vendeu sua participação para a Group14 no último verão.
“A SK enfrentou seus próprios desafios — financeiros e reestruturação de suas estratégias de baterias e materiais para baterias ao mesmo tempo,” disse Luebbe. “Isso nos abriu uma excelente oportunidade para adquirir a participação deles.”
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A startup tem colaborado com várias empresas, incluindo a divisão de baterias da Porsche, Cellforce Group, StoreDot, Molicel e Sionic. A Porsche também investiu na Group14 através de sua unidade de venture capital.
A maioria das baterias modernas utiliza carbono como material de ânodo. Funciona razoavelmente bem, mas cientistas sabem há muito tempo que o silício, capaz de armazenar até 10 vezes mais íons de lítio, seria melhor para o armazenamento de energia se eles conseguissem resolver certos problemas de durabilidade: Ânodos de silício puro são propensos a expandir e quebrar rapidamente, tornando-os inadequados para ciclos de carregamento repetidos ao longo de vários anos.
A solução da Group14 é um suporte de carbono rígido que mantém minúsculas partículas de silício no lugar, impedindo o ânodo de expandir ou desmoronar. Esse suporte é preenchido com microfuros em escala nanométrica que permitem a passagem dos íons de lítio e elétrons. Isso também ajuda o ânodo a carregar rapidamente sem se deteriorar.
Alguns clientes da Group14, como a Sionic, estão usando ânodos de silício para aumentar a densidade energética em até 50%. Outros, como a Molicel, estão focados em utilizar a capacidade de carregamento rápido do silício, incluindo um design capaz de recarregar uma bateria de zero a cem em apenas 90 segundos.
Esse tipo de aplicação dos ânodos de silício pode revolucionar o mercado de veículos elétricos. A fabricante chinesa BYD já está mirando essa capacidade: na semana passada revelou um novo pack de baterias capaz de “flash” carregar de 10% a 70% em cinco minutos. (Luebbe está convencido de que a BYD está usando silício-carbono em sua nova bateria. “Tem que ser,” afirmou.)
Se as redes de carregamento conseguirem acomodar esse tipo de veículo, a ansiedade com a autonomia deixaria de existir. Atualmente, as montadoras se esforçam para entregar alcance de 300 até 400 milhas principalmente para aliviar as preocupações dos consumidores, mas atingir esses números exige baterias grandes que aumentam peso, volume e custo. Um carregamento flash que proporciona um alcance significativo em segundos permitiria aos fabricantes de carros reduzir o tamanho das baterias, economizando custos e peso.
“Eu tenho um Rivian com uma bateria de 130 kilowatt-hora, que é absurdamente cara,” disse Luebbe. Mas, com carregamento flash, conceitos como carregamento indutivo em semáforos — que parecem quase ficção hoje em dia — começam a se tornar mais viáveis, comentou. “Você nunca mais pensaria em carregamento novamente.”
