Por Nick Carey e Paul Lienert
(Reuters) – Startups dos Estados Unidos e da Europa estão correndo para desenvolver novas baterias usando dois materiais abundantes e baratos – sódio e enxofre – que podem reduzir o domínio de baterias da China, aliviar os gargalos de fornecimento e levar ao mercado de veículos elétricos (EVs).
Os EVs de hoje funcionam com baterias de íon-lítio – a maioria feita com lítio, cobalto, manganês e níquel de alta qualidade, cujos preços dispararam. Os produtores ocidentais estão lutando para alcançar seus rivais asiáticos, e as montadoras esperam que os gargalos no fornecimento atinjam a produção de automóveis em meados da década.
Os EVs do futuro – aqueles que chegarem depois de 2025 – podem mudar para células de bateria de íon de sódio ou enxofre de lítio que podem ser até dois terços mais baratas do que as células de íon de lítio atuais.
Mas sua promessa depende de avanços potenciais em eletroquímica por startups como Theion, com sede em Berlim, e Faradion, com sede no Reino Unido, bem como Lyten nos Estados Unidos.
As químicas de bateria mais recentes têm problemas a serem superados. As baterias de íons de sódio ainda não armazenam energia suficiente, enquanto as células de enxofre tendem a corroer rapidamente e não duram muito.
Ainda assim, mais de uma dúzia de startups atraiu milhões de dólares em investimentos, bem como subsídios do governo, para desenvolver novos tipos de baterias.
Por enquanto, a China domina a produção de baterias, incluindo a mineração e refino de matérias-primas.
A Benchmark Mineral Intelligence, uma consultoria sediada no Reino Unido, estima que a China possui atualmente 75% da capacidade mundial de refino de cobalto e 59% de sua capacidade de processamento de lítio.
“Ainda dependemos de uma cadeia de suprimentos de materiais da China”, disse James Quinn, executivo-chefe da startup britânica de baterias de íons de sódio Faradion, que recebeu mais de US$ 1 milhão em subsídios do governo da Innovate UK antes de ser comprada pelo conglomerado indiano Reliance na última ano por US$ 117 milhões. “Se você olhar para as implicações geopolíticas globais disso, é um desafio para a segurança energética, a segurança econômica e a segurança nacional.”
Gigantes asiáticos de baterias também estão trabalhando em novos produtos químicos. A CATL da China disse que planeja começar a produzir células de íons de sódio em 2023. A coreana LG Energy Solution pretende começar a fabricar células de enxofre de lítio até 2025.
DENTRO DA BATERIA
O elemento mais caro de uma bateria EV é o cátodo, que representa até um terço do custo de uma célula de bateria.
A maioria das baterias de VE hoje usa um dos dois tipos de cátodos: níquel-cobalto-manganês (NCM) ou fosfato de ferro-lítio (LFP). Os cátodos NCM são capazes de armazenar mais energia, mas usam materiais caros (níquel, cobalto). Os cátodos LFP normalmente não retêm tanta energia, mas são mais seguros e tendem a ser mais baratos porque usam materiais mais abundantes.
O custo dos principais materiais de cátodo, como níquel e cobalto, disparou nos últimos dois anos.
É por isso que tantas empresas esperam substituir materiais mais baratos e abundantes, como sódio e enxofre, se suas limitações técnicas puderem ser superadas.
“O íon de sódio definitivamente tem um lugar, especialmente para armazenamento estacionário e veículos de baixo custo em mercados sensíveis ao custo, como China, Índia, África e América do Sul”, diz o consultor Prabhakar Patil, ex-executivo da LG Chem.
“O custo de introdução do enxofre de lítio provavelmente será maior – embora tenha o potencial de ser o custo mais baixo – tornando os eletrônicos de consumo a aplicação inicial”, disse Patil.
Amandarry, com sede em Michigan, e a startup britânica AMTE Power estão desenvolvendo baterias de íons de sódio usando cloreto de sódio – basicamente sal de mesa – como o principal ingrediente do cátodo. Eles não precisam de lítio, cobalto ou níquel – os três ingredientes de bateria mais caros.
Jeff Pratt, diretor-gerente do Centro de Industrialização de Baterias do Reino Unido – uma fábrica estatal de 130 milhões de libras (US$ 153 milhões) que aluga suas linhas de produção para startups para testar a química das baterias – disse que está tentando encaixar as células de uma startup de íons de sódio em um cronograma de produção lotado porque é “estrategicamente importante” para as esperanças da Grã-Bretanha de estar na vanguarda do desenvolvimento de baterias novas e melhores.
As empresas americanas Lyten e Conamix, a alemã Theion e a norueguesa Morrow estão desenvolvendo cátodos de enxofre de lítio que ainda precisam de lítio em quantidades menores, mas não de níquel ou cobalto.
Ao usar materiais catódicos onipresentes – o enxofre é amplamente usado em fertilizantes, por isso é barato como o sal – essas startups afirmam que os custos da bateria podem ser reduzidos em até dois terços, potencialmente tornando os EVs acessíveis além da classe média.
As baterias atuais de EV normalmente variam de US$ 10.000 a US$ 12.000.
“Se conseguirmos atingir os alvos que identificamos com algumas das maiores montadoras do mundo, então vamos para as corridas”, disse Charlotte Hamilton, CEO da Conamix.
NA ESTRADA
As startups de bateria dizem que estão conversando com grandes montadoras, algumas das quais estão testando ativamente novas baterias que podem estar nas ruas de veículos elétricos de mercado de massa antes do final da década. As montadoras estão interessadas em manter suas opções em aberto.
“Com o tempo, mais produtos químicos (de bateria) serão lançados”, disse Linda Zhang, engenheira-chefe da picape elétrica F150 Lightning da Ford. “Seria tolo não aproveitar essas químicas.”
No Dia da Bateria de 2020 da Tesla, o CEO Elon Musk disse que seria necessária uma “abordagem de três camadas” para baterias de íon de lítio usando materiais diferentes para construir EVs “verdadeiramente acessíveis” – principalmente com células de bateria LFP à base de ferro – bem como maiores, mais EVs poderosos e caros usando células NCM ou NCA à base de níquel com material de cátodo de cobalto ou alumínio.
Os desenvolvedores de baterias esperam poder adicionar baterias de íon sódio e enxofre de lítio à gama aberta à indústria automobilística.
Duncan Williams, diretor-gerente da consultoria Nomura Greentech, disse que descobertas recentes estão fechando a lacuna em questões como densidade de energia e ciclo de vida, “portanto, esperamos ver essas duas alternativas conquistando participação de mercado no futuro”.
A Amandarry, com sede em Michigan, já está produzindo células de íons de sódio em sua fábrica em Haining, na China, portanto essas células não se qualificarão para incentivos da Lei de Redução da Inflação dos EUA.
A empresa diz que também construirá uma fábrica na América do Norte.
A sócia Amy Chen diz que o primeiro aplicativo de transporte de Amandarry provavelmente será um veículo elétrico de duas rodas.
Além de uma vantagem de custo, Chen diz que as baterias de Amandarry podem carregar muito rápido – 80% em 15 minutos.
O CEO da AMTE Power, Kevin Brundish, disse que a empresa está lançando inicialmente baterias para sistemas estacionários de armazenamento de energia, como os usados pelos operadores da rede, onde a densidade de energia é menos importante.
Quinn, da Faradion, disse que as baterias da empresa também já são competitivas com as células LFP e formou uma joint venture para armazenamento de energia com a gigante do agronegócio ICM Australia.
Quinn disse que, em escala relativamente baixa, as baterias de Faradion devem ser um terço mais baratas do que as baterias LFP à base de ferro.
Ele disse que Faradion teve discussões com “quase todas as grandes empresas automotivas”.
“Nos próximos três a cinco anos, você verá (nossas baterias) na estrada.”
‘ACÉFALO’
O enxofre é uma “química difícil e perversa” para funcionar em baterias, diz Celina Mikolajczak, diretora técnica de baterias da startup Lyten, com sede na Califórnia, que atraiu US$ 47,5 milhões de investidores, segundo o site de investimentos PitchBook.
Mas, disse ela, é “a química do futuro, a química que torna as baterias um mercado de massa”.
Ulrich Ehmes, CEO da Theion – grego antigo para enxofre – diz que o problema com o enxofre é que ele é tão corrosivo que mata uma bateria após 30 cargas.
Mas ele disse que a empresa com sede em Berlim, que é apoiada por um punhado de anjos e investidores privados, desenvolveu uma maneira de tratar e revestir um eletrodo de enxofre de lítio que deve durar a vida útil de um EV.
A Theion espera começar a fornecer baterias ainda este ano para alimentar bombas em foguetes comerciais durante o lançamento. Ehmes disse que a empresa planeja começar a enviar células de teste para fabricantes de veículos em 2024, com as primeiras aplicações de produção de EV esperadas por volta de 2027.
Theion acredita que seus cátodos de enxofre de lítio podem armazenar três vezes mais energia do que as células NCM padrão, carregar ultrarrápido e reduzir os custos das células de bateria em dois terços, para cerca de US$ 34 por quilowatt-hora.
“É barato, tem alta densidade de energia, então parece ser um acéfalo”, disse Ehmes.
Tony Harper, diretor do Faraday Battery Challenge, o programa do governo britânico que investe na promoção de novas tecnologias de baterias, disse que a indústria automotiva está cada vez mais preocupada com o fornecimento de lítio, cobalto, manganês e níquel, portanto novos produtos químicos são vitais.
“Isso vai aliviar a tensão do que pensávamos que seria uma situação muito, muito difícil”, disse Harper.
(US$ 1 = 0,8508 libras)
(Reportagem de Paul Lienert em Detroit e Nick Carey em Londres; edição de Ben Klayman e Claudia Parsons)
Por Nick Carey e Paul Lienert
(Reuters) – Startups dos Estados Unidos e da Europa estão correndo para desenvolver novas baterias usando dois materiais abundantes e baratos – sódio e enxofre – que podem reduzir o domínio de baterias da China, aliviar os gargalos de fornecimento e levar ao mercado de veículos elétricos (EVs).
Os EVs de hoje funcionam com baterias de íon-lítio – a maioria feita com lítio, cobalto, manganês e níquel de alta qualidade, cujos preços dispararam. Os produtores ocidentais estão lutando para alcançar seus rivais asiáticos, e as montadoras esperam que os gargalos no fornecimento atinjam a produção de automóveis em meados da década.
Os EVs do futuro – aqueles que chegarem depois de 2025 – podem mudar para células de bateria de íon de sódio ou enxofre de lítio que podem ser até dois terços mais baratas do que as células de íon de lítio atuais.
Mas sua promessa depende de avanços potenciais em eletroquímica por startups como Theion, com sede em Berlim, e Faradion, com sede no Reino Unido, bem como Lyten nos Estados Unidos.
As químicas de bateria mais recentes têm problemas a serem superados. As baterias de íons de sódio ainda não armazenam energia suficiente, enquanto as células de enxofre tendem a corroer rapidamente e não duram muito.
Ainda assim, mais de uma dúzia de startups atraiu milhões de dólares em investimentos, bem como subsídios do governo, para desenvolver novos tipos de baterias.
Por enquanto, a China domina a produção de baterias, incluindo a mineração e refino de matérias-primas.
A Benchmark Mineral Intelligence, uma consultoria sediada no Reino Unido, estima que a China possui atualmente 75% da capacidade mundial de refino de cobalto e 59% de sua capacidade de processamento de lítio.
“Ainda dependemos de uma cadeia de suprimentos de materiais da China”, disse James Quinn, executivo-chefe da startup britânica de baterias de íons de sódio Faradion, que recebeu mais de US$ 1 milhão em subsídios do governo da Innovate UK antes de ser comprada pelo conglomerado indiano Reliance na última ano por US$ 117 milhões. “Se você olhar para as implicações geopolíticas globais disso, é um desafio para a segurança energética, a segurança econômica e a segurança nacional.”
Gigantes asiáticos de baterias também estão trabalhando em novos produtos químicos. A CATL da China disse que planeja começar a produzir células de íons de sódio em 2023. A coreana LG Energy Solution pretende começar a fabricar células de enxofre de lítio até 2025.
DENTRO DA BATERIA
O elemento mais caro de uma bateria EV é o cátodo, que representa até um terço do custo de uma célula de bateria.
A maioria das baterias de VE hoje usa um dos dois tipos de cátodos: níquel-cobalto-manganês (NCM) ou fosfato de ferro-lítio (LFP). Os cátodos NCM são capazes de armazenar mais energia, mas usam materiais caros (níquel, cobalto). Os cátodos LFP normalmente não retêm tanta energia, mas são mais seguros e tendem a ser mais baratos porque usam materiais mais abundantes.
O custo dos principais materiais de cátodo, como níquel e cobalto, disparou nos últimos dois anos.
É por isso que tantas empresas esperam substituir materiais mais baratos e abundantes, como sódio e enxofre, se suas limitações técnicas puderem ser superadas.
“O íon de sódio definitivamente tem um lugar, especialmente para armazenamento estacionário e veículos de baixo custo em mercados sensíveis ao custo, como China, Índia, África e América do Sul”, diz o consultor Prabhakar Patil, ex-executivo da LG Chem.
“O custo de introdução do enxofre de lítio provavelmente será maior – embora tenha o potencial de ser o custo mais baixo – tornando os eletrônicos de consumo a aplicação inicial”, disse Patil.
Amandarry, com sede em Michigan, e a startup britânica AMTE Power estão desenvolvendo baterias de íons de sódio usando cloreto de sódio – basicamente sal de mesa – como o principal ingrediente do cátodo. Eles não precisam de lítio, cobalto ou níquel – os três ingredientes de bateria mais caros.
Jeff Pratt, diretor-gerente do Centro de Industrialização de Baterias do Reino Unido – uma fábrica estatal de 130 milhões de libras (US$ 153 milhões) que aluga suas linhas de produção para startups para testar a química das baterias – disse que está tentando encaixar as células de uma startup de íons de sódio em um cronograma de produção lotado porque é “estrategicamente importante” para as esperanças da Grã-Bretanha de estar na vanguarda do desenvolvimento de baterias novas e melhores.
As empresas americanas Lyten e Conamix, a alemã Theion e a norueguesa Morrow estão desenvolvendo cátodos de enxofre de lítio que ainda precisam de lítio em quantidades menores, mas não de níquel ou cobalto.
Ao usar materiais catódicos onipresentes – o enxofre é amplamente usado em fertilizantes, por isso é barato como o sal – essas startups afirmam que os custos da bateria podem ser reduzidos em até dois terços, potencialmente tornando os EVs acessíveis além da classe média.
As baterias atuais de EV normalmente variam de US$ 10.000 a US$ 12.000.
“Se conseguirmos atingir os alvos que identificamos com algumas das maiores montadoras do mundo, então vamos para as corridas”, disse Charlotte Hamilton, CEO da Conamix.
NA ESTRADA
As startups de bateria dizem que estão conversando com grandes montadoras, algumas das quais estão testando ativamente novas baterias que podem estar nas ruas de veículos elétricos de mercado de massa antes do final da década. As montadoras estão interessadas em manter suas opções em aberto.
“Com o tempo, mais produtos químicos (de bateria) serão lançados”, disse Linda Zhang, engenheira-chefe da picape elétrica F150 Lightning da Ford. “Seria tolo não aproveitar essas químicas.”
No Dia da Bateria de 2020 da Tesla, o CEO Elon Musk disse que seria necessária uma “abordagem de três camadas” para baterias de íon de lítio usando materiais diferentes para construir EVs “verdadeiramente acessíveis” – principalmente com células de bateria LFP à base de ferro – bem como maiores, mais EVs poderosos e caros usando células NCM ou NCA à base de níquel com material de cátodo de cobalto ou alumínio.
Os desenvolvedores de baterias esperam poder adicionar baterias de íon sódio e enxofre de lítio à gama aberta à indústria automobilística.
Duncan Williams, diretor-gerente da consultoria Nomura Greentech, disse que descobertas recentes estão fechando a lacuna em questões como densidade de energia e ciclo de vida, “portanto, esperamos ver essas duas alternativas conquistando participação de mercado no futuro”.
A Amandarry, com sede em Michigan, já está produzindo células de íons de sódio em sua fábrica em Haining, na China, portanto essas células não se qualificarão para incentivos da Lei de Redução da Inflação dos EUA.
A empresa diz que também construirá uma fábrica na América do Norte.
A sócia Amy Chen diz que o primeiro aplicativo de transporte de Amandarry provavelmente será um veículo elétrico de duas rodas.
Além de uma vantagem de custo, Chen diz que as baterias de Amandarry podem carregar muito rápido – 80% em 15 minutos.
O CEO da AMTE Power, Kevin Brundish, disse que a empresa está lançando inicialmente baterias para sistemas estacionários de armazenamento de energia, como os usados pelos operadores da rede, onde a densidade de energia é menos importante.
Quinn, da Faradion, disse que as baterias da empresa também já são competitivas com as células LFP e formou uma joint venture para armazenamento de energia com a gigante do agronegócio ICM Australia.
Quinn disse que, em escala relativamente baixa, as baterias de Faradion devem ser um terço mais baratas do que as baterias LFP à base de ferro.
Ele disse que Faradion teve discussões com “quase todas as grandes empresas automotivas”.
“Nos próximos três a cinco anos, você verá (nossas baterias) na estrada.”
‘ACÉFALO’
O enxofre é uma “química difícil e perversa” para funcionar em baterias, diz Celina Mikolajczak, diretora técnica de baterias da startup Lyten, com sede na Califórnia, que atraiu US$ 47,5 milhões de investidores, segundo o site de investimentos PitchBook.
Mas, disse ela, é “a química do futuro, a química que torna as baterias um mercado de massa”.
Ulrich Ehmes, CEO da Theion – grego antigo para enxofre – diz que o problema com o enxofre é que ele é tão corrosivo que mata uma bateria após 30 cargas.
Mas ele disse que a empresa com sede em Berlim, que é apoiada por um punhado de anjos e investidores privados, desenvolveu uma maneira de tratar e revestir um eletrodo de enxofre de lítio que deve durar a vida útil de um EV.
A Theion espera começar a fornecer baterias ainda este ano para alimentar bombas em foguetes comerciais durante o lançamento. Ehmes disse que a empresa planeja começar a enviar células de teste para fabricantes de veículos em 2024, com as primeiras aplicações de produção de EV esperadas por volta de 2027.
Theion acredita que seus cátodos de enxofre de lítio podem armazenar três vezes mais energia do que as células NCM padrão, carregar ultrarrápido e reduzir os custos das células de bateria em dois terços, para cerca de US$ 34 por quilowatt-hora.
“É barato, tem alta densidade de energia, então parece ser um acéfalo”, disse Ehmes.
Tony Harper, diretor do Faraday Battery Challenge, o programa do governo britânico que investe na promoção de novas tecnologias de baterias, disse que a indústria automotiva está cada vez mais preocupada com o fornecimento de lítio, cobalto, manganês e níquel, portanto novos produtos químicos são vitais.
“Isso vai aliviar a tensão do que pensávamos que seria uma situação muito, muito difícil”, disse Harper.
(US$ 1 = 0,8508 libras)
(Reportagem de Paul Lienert em Detroit e Nick Carey em Londres; edição de Ben Klayman e Claudia Parsons)
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