A energia sólida transforma resíduos industriais em baterias de estado sólido

Na semana passada, Solid Power e SK Innovation anunciaram uma joint venture para desenvolver baterias de estado sólido que usam um eletrólito à base de sulfeto desenvolvido pela startup com sede no Colorado. Pelo acordo, as duas empresas trabalharão juntas para desenvolver e produzir baterias de estado sólido com uma densidade de energia de pelo menos 930 watts-hora por litro — suficiente para fornecer uma autonomia de até 930 quilômetros com uma única carga.

No caminho para casa depois de sua reunião com a SK Innovation, o fundador e CEO da Solid Power, Doug Campbell, falou com Kim Byung-wook do Korea Herald sobre a nova relação comercial e como ela beneficiará ambas as empresas. Durante a entrevista, ele compartilhou alguns insights intrigantes sobre a nova tecnologia em que sua empresa está trabalhando.

Campbell disse que as empresas petroquímicas criam muito sulfeto de hidrogênio, um gás altamente tóxico. Para eles, é um produto residual que lhes custa dinheiro para se livrar. Mas para a Solid Power, é uma matéria-prima para suas baterias de estado sólido à base de sulfeto. “Uma empresa como a SK (Innovation) produz toneladas e toneladas de gás sulfídrico e agora tem que pagar para descartá-lo. Você poderia pegar o que agora é um passivo e transformá-lo em um ativo”, disse Campbell.

Sob a nova parceria, a SK Innovation poderia fornecer seu gás sulfídrico residual para a Solid Power. Questionado sobre o que a Solid Power poderia oferecer em troca, o CEO disse, “aceleração”, sem hesitar. “Se essa parceria continuar funcionando da maneira que prevemos, prevemos a produção em massa (de baterias de estado sólido) bem antes de 2030, com certeza.”

A SK Innovation tem o cronograma mais conservador para a comercialização de baterias de estado sólido dos três fabricantes coreanos de baterias. A Samsung SDI e a LG Energy Solution têm como meta a produção em 2027, enquanto a meta da SK Innovation é 2030, escreve Kim.

Quatro componentes-chave

As baterias de estado sólido e de íons de lítio são feitas de quatro componentes principais - cátodos, ânodos, eletrólitos e separadores. A grande diferença é baterias de estado sólido contêm eletrólitos sólidos em vez de eletrólitos semi-líquidos. O gás sulfídrico é a matéria-prima para os eletrólitos sólidos desenvolvidos pela Solid Power. Essa simples mudança na química torna as baterias de estado sólido potencialmente mais leves, mais potentes e à prova de fogo.

A Solid Power substitui o cobalto e o níquel usados ​​nas baterias tradicionais de íons de lítio por pirita – uma combinação de ferro e enxofre que é barata e abundante na natureza. “As baterias de íon-lítio são dominadas pelo custo do níquel e do cobalto. A pirita é incrivelmente barata”, disse Campbell.

“Eu brinco dizendo que é tão barato quanto a sujeira porque literalmente é sujeira. Portanto, o custo, e não estou exagerando quando digo isso, pode ser reduzido de 90 a 95%.

“Vindo do Colorado, tem pirita por toda parte. As montanhas inteiras estão cheias de pirita, está por toda parte. E assim, de nossa perspectiva, vemos a pirita funcionando como uma virada de jogo mais por razões econômicas”.

Para atingir densidades de energia de até 500 watts-hora por quilo ou mais, as baterias de estado sólido exigem novas químicas, e a pirita é um dos candidatos mais promissores. Com as químicas de estado sólido existentes, Campbell disse: “A matemática não funciona”.

Em comparação com as baterias de íon-lítio tradicionais, que devem ser mantidas a 35 graus Celsius ou menos para ter uma vida útil aceitável, as baterias de estado sólido de pirita podem suportar temperaturas de até 70 graus Celsius sem se degradar. “Como eles toleram o calor, nós e nossos parceiros da montadora acreditamos que não haverá necessidade de refrigeração do pacote. Só isso representa cerca de 10% de economia de custos”, disse Campbell.

As baterias Solid Power ainda apresentam desafios que precisam ser superados antes de estarem prontas para uso em automóveis de produção. As baterias de estado sólido de pirita hoje operam apenas em baixa tensão, o que as torna incapazes de recarregar rapidamente. “As montadoras não querem mudar o perfil de tensão original. Mas isso pode ser resolvido com projetos bipolares que dobram a tensão nominal, mas isso precisa ser desenvolvido”, disse Campbell.

Como acontece com todas as histórias sobre inovação em baterias, precisamos ter em mente que o caminho entre as inovações em laboratório e a produção comercial é repleto de obstáculos. Para os defensores dos VEs, 2030 é um futuro muito distante. Queremos avanços que tragam baterias de custo mais baixo com maior potência para o mercado hoje. Baterias feitas de sujeira parecem boas demais para ser verdade, mas a SK Innovation deve ver uma promessa na tecnologia Solid Power para entrar em um acordo de joint venture com elas.

“Qualquer tecnologia inovadora com a qual trabalhamos em estado sólido acabaria por se enquadrar neste acordo de cooperação”, disse Campbell. Isso poderia colocar a SK Innovation no banco do motorista para a indústria de baterias se a Solid Power for bem-sucedida em aperfeiçoar suas baterias feitas de sujeira.

A única pergunta que teríamos feito a Campbell se estivéssemos assistindo a sua entrevista é por que sua empresa precisa de gás sulfídrico de uma empresa na Coréia, se o enxofre necessário para produzir seu eletrólito sólido pode ser obtido quase de graça para ser retirado daquelas montanhas no colorado? Talvez isso seja uma queixa. Talvez Campbell estivesse falando sobre a produção na Coréia, onde a pirita é menos abundante, em vez da produção na América. De qualquer forma, as baterias de estado sólido estão chegando e a Solid Power parece ser uma líder no campo. Agora é ver se consegue cumprir o que promete.

 

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Fonte: https://cleantechnica.com/2021/11/01/solid-power-turns-industrial-waste-into-solid-state-batteries/