SAN JOSE, Califórnia – Por anos, cientistas em laboratórios do Vale do Silício a Boston têm procurado por uma poção indescritível de produtos químicos, minerais e metais que permitiriam que os veículos elétricos se recarregassem em minutos e viajassem centenas de quilômetros entre as cargas, tudo por um custo muito menor do que as baterias disponíveis agora.
Agora, alguns desses cientistas e as empresas que eles fundaram estão se aproximando de um marco. Eles estão construindo fábricas para produzir células de bateria de última geração, permitindo que as montadoras comecem a testar as tecnologias nas estradas e determinem se elas são seguras e confiáveis.
As operações da fábrica são em sua maioria limitadas em escala, projetadas para aperfeiçoar as técnicas de fabricação. Serão vários anos até que carros com baterias de alto desempenho apareçam nos showrooms, e ainda mais até que as baterias estejam disponíveis em carros com preços moderados. Mas o início da produção em linha de montagem oferece a perspectiva tentadora de uma revolução na mobilidade elétrica.
Se as tecnologias puderem ser produzidas em massa, os veículos elétricos poderão competir com os veículos movidos a combustível fóssil por conveniência e reduzi-los no preço. As emissões nocivas do tráfego de automóveis podem ser substancialmente reduzidas. Os inventores das tecnologias podem facilmente se tornar bilionários – se já não são.
Para as dezenas de empresas incipientes que trabalham em novos tipos de baterias e materiais de bateria, o surgimento de laboratórios enclausurados nas duras condições do mundo real é um momento de verdade.
Produzir células de bateria aos milhões em uma fábrica é muito mais difícil do que fazer algumas centenas em uma sala limpa – um espaço projetado para minimizar contaminantes.
“Só porque você tem um material que tem o direito de funcionar, não significa que você pode fazê-lo funcionar”, disse Jagdeep Singh, fundador e executivo-chefe da QuantumScape, fabricante de baterias em San Jose, Califórnia, no coração de Vale do Silício. “Você precisa descobrir como fabricá-lo de uma maneira livre de defeitos e com uniformidade alta o suficiente.”
Aumentando o risco, a queda nas ações de tecnologia tirou bilhões de dólares em valor das empresas de baterias que são negociadas publicamente. Não será tão fácil para eles levantar o dinheiro de que precisam para construir operações de fabricação e pagar seus funcionários. A maioria tem pouca ou nenhuma receita porque ainda não começou a vender um produto.
Um ano crítico para veículos elétricos
À medida que o mercado automobilístico geral estagna, a popularidade dos carros movidos a bateria está aumentando em todo o mundo.
A QuantumScape valia US$ 54 bilhões no mercado de ações logo após abrir seu capital em 2020. Recentemente, valia cerca de US$ 4 bilhões.
Isso não impediu a empresa de avançar com uma fábrica em San Jose que, até 2024, se tudo correr bem, será capaz de eliminar centenas de milhares de células, permitindo que os carros sejam recarregados em menos de 10 minutos. As montadoras usarão a produção da fábrica para testar se as baterias podem suportar estradas irregulares, ondas de frio, ondas de calor e lavagens de carros.
As montadoras também vão querer saber se as baterias podem ser recarregadas centenas de vezes sem perder sua capacidade de armazenar eletricidade, se podem sobreviver a um acidente sem pegar fogo e se podem ser fabricadas de forma barata.
Não é certo que todas as novas tecnologias cumprirão as promessas de seus inventores. Tempos de carregamento mais curtos e maior alcance podem prejudicar a vida útil da bateria, disse David Deak, ex-executivo da Tesla que agora é consultor de materiais de bateria. “A maioria desses novos conceitos de material traz grandes métricas de desempenho, mas compromete em outra coisa”, disse Deak.
Ainda assim, com o apoio da Volkswagen, Bill Gates e um quem é quem das figuras do Vale do Silício, a QuantumScape ilustra quanta fé e dinheiro foram colocados em empresas que afirmam ser capazes de atender a todos esses requisitos.
O Sr. Singh, que fundou uma empresa que fabricava equipamentos de telecomunicações, fundou a QuantumScape em 2010 depois de comprar um Roadster, o primeiro veículo de produção da Tesla. Apesar do A notória falta de confiabilidade do Roadstero Sr. Singh se convenceu de que os carros elétricos eram o futuro.
“Foi o suficiente para fornecer um vislumbre do que poderia ser”, disse ele. A chave, ele percebeu, era uma bateria capaz de armazenar mais energia, e “a única maneira de fazer isso é procurar uma nova química, uma descoberta química”.
Singh juntou-se a Fritz Prinz, professor da Universidade de Stanford, e Tim Holme, pesquisador de Stanford. John Doerr, famoso por estar entre os primeiros investidores do Google e da Amazon, forneceu capital inicial. JB Straubel, cofundador da Tesla, foi outro dos primeiros apoiadores e é membro do conselho da QuantumScape.
Após anos de experimentação, a QuantumScape desenvolveu um material cerâmico – sua composição exata é um segredo – que separa as extremidades positiva e negativa das baterias, permitindo que os elétrons fluam para frente e para trás, evitando curtos-circuitos. A tecnologia permite substituir um material sólido pelo eletrólito líquido que transporta energia entre os pólos positivo e negativo de uma bateria, permitindo que ela acumule mais energia por quilo.
“Passamos os primeiros cinco anos em busca de um material que pudesse funcionar”, disse Singh. “E depois que achamos que encontramos um, passamos mais cinco anos trabalhando em como fabricá-lo da maneira certa.”
Embora tecnicamente seja uma linha de montagem “pré-piloto”, a fábrica da QuantumScape em San Jose é quase tão grande quanto quatro campos de futebol. Recentemente, fileiras de cubículos vazios com cadeiras giratórias pretas aguardavam os novos funcionários e as máquinas ficavam em paletes prontas para serem instaladas.
Em laboratórios ao redor do Vale do Silício e em outros lugares, dezenas, senão centenas, de outros empreendedores têm buscado um objetivo tecnológico semelhante, aproveitando o nexo de capital de risco e pesquisa universitária que alimentou o crescimento das indústrias de semicondutores e software.
Outro nome de destaque é a SES AI, fundada em 2012 com base em tecnologia desenvolvida no Massachusetts Institute of Technology. A SES tem apoio da General Motors, Hyundai, Honda, das montadoras chinesas Geely e SAIC e da fabricante de baterias sul-coreana SK Innovation. Em março, a SES, com sede em Woburn, Massachusetts, abriu uma fábrica em Xangai que está produzindo protótipos de células. A empresa planeja começar a fornecer às montadoras em grandes volumes em 2025.
As ações da SES também caíram, mas Qichao Hu, presidente-executivo e cofundador, disse não estar preocupado. “Isso é uma coisa boa”, disse ele. “Quando o mercado está ruim, só os bons sobrevivem. Isso ajudará a indústria a se redefinir.”
A SES e outras empresas de baterias dizem que resolveram os obstáculos científicos fundamentais necessários para fabricar células que serão mais seguras, baratas e mais poderosas. Agora é uma questão de descobrir como produzi-los aos milhões.
“Estamos confiantes de que os desafios restantes são de engenharia por natureza”, disse Doug Campbell, executivo-chefe da Solid Power, fabricante de baterias apoiada pela Ford Motor e BMW. A Solid Power, com sede em Louisville, Colorado, disse em junho que instalou uma linha de produção piloto que começaria a fornecer células para fins de teste para seus parceiros automotivos até o final do ano.
Indiretamente, a Tesla gerou muitas das start-ups do Vale do Silício. A empresa treinou uma geração de especialistas em baterias, muitos dos quais saíram e foram trabalhar para outras empresas.
Gene Berdichevsky, executivo-chefe e cofundador da Sila em Alameda, Califórnia, é um veterano da Tesla. O Sr. Berdichevsky nasceu na União Soviética e emigrou para os Estados Unidos com seus pais, ambos físicos nucleares, quando ele tinha 9 anos. Ele obteve bacharelado e mestrado em Stanford, então se tornou o sétimo funcionário da Tesla, onde ajudou a desenvolver o Bateria de roadster.
A Tesla efetivamente criou a indústria de baterias para veículos elétricos provando que as pessoas comprariam veículos elétricos e forçando as montadoras tradicionais a contar com a tecnologia, disse Berdichevsky. “É isso que vai fazer o mundo ficar elétrico”, disse ele, “todos competindo para fazer um carro elétrico melhor”.
A Sila pertence a um grupo de start-ups que desenvolveram materiais que melhoram substancialmente o desempenho dos projetos de baterias existentes, aumentando o alcance em 20% ou mais. Outros incluem a Group14 Technologies em Woodinville, Washington, perto de Seattle, que tem o apoio da Porsche, e a OneD Battery Sciences em Palo Alto, Califórnia.
Todos os três encontraram maneiras de usar o silício para armazenar eletricidade dentro das baterias, em vez do grafite que é predominante nos projetos existentes. O silício pode conter muito mais energia por quilo do que o grafite, permitindo que as baterias sejam mais leves e baratas e carreguem mais rapidamente. O silício também aliviaria a dependência dos EUA do grafite refinado na China.
A desvantagem do silício é que ele aumenta para três vezes o seu tamanho quando carregado, estressando tanto os componentes que a bateria falharia. Pessoas como Yimin Zhu, diretor de tecnologia da OneD, passaram uma década preparando diferentes misturas em laboratórios lotados de equipamentos, procurando maneiras de superar esse problema.
Agora, Sila, OneD e Group14 estão em vários estágios de aumento da produção em locais no estado de Washington.
Em maio, a Sila anunciou um acordo para fornecer seu material de silício para a Mercedes-Benz a partir de uma fábrica em Moses Lake, Washington. A Mercedes planeja usar o material em veículos utilitários esportivos de luxo a partir de 2025.
A Porsche anunciou planos para usar o material de silício do Group14 até 2024, embora em um número limitado de veículos. Rick Luebbe, presidente-executivo do Group14, disse que um grande fabricante implantaria a tecnologia da empresa – que, segundo ele, permitiria que um carro recarregasse em 10 minutos – no ano que vem.
“Nesse ponto, todos os benefícios dos veículos elétricos são acessíveis sem quaisquer desvantagens”, disse Luebbe.
A demanda por baterias é tão forte que há muito espaço para várias empresas terem sucesso. Mas com dezenas, senão centenas, de outras empresas buscando um pedaço de um mercado que valerá US$ 1 trilhão quando todos os carros novos forem elétricos, certamente haverá falhas.
“A cada nova indústria transformacional, você começa com muitos participantes e vai diminuindo”, disse Luebbe. “Vamos ver isso aqui.”
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