As substituições de bateria em carros elétricos são raras, e a maioria das substituições ocorre durante a vida da garantia do veículo, concluiu um estudo recente da Motores Recorrentesum fornecedor de relatórios de saúde da bateria e projeções de alcance para carros elétricos usados.
Com base em uma amostra de 15.000 carros, a pesquisadora da Recurrent, Liz Najman, descobriu que apenas 225 carros (1,5%) tiveram suas baterias substituídas fora dos recalls de baterias.
O estudo também descobriu que a degradação da bateria não é linear. Ocorre mais rapidamente nos primeiros anos de vida de um veículo e depois mais devagar à medida que envelhece.
A substituição da bateria pode ser um problema sério para o proprietário de um EV. Uma bateria nova pode custar de US$ 5.000 a US$ 22.000 e, para uma marca de luxo como a Jaguar, até US$ 100.000.
Embora os fabricantes de automóveis digam que as baterias EV devem durar até 20 anos, há pouca noção de como elas se degradam com o tempo, escreveu Najman, mas até agora parece que as baterias EV têm vida útil muito mais longa do que qualquer um imaginava, já que muito poucos deles têm sido substituído, mesmo após o término do período de garantia de oito anos e 100.000 milhas.
“As baterias EV estão superando as expectativas originais porque os sistemas de gerenciamento de bateria são mais sofisticados do que a maioria das pessoas imagina, e os primeiros usuários são bem informados sobre a saúde da bateria”, disse Andy Gaberson, chefe de marketing da Recurrent, ao TechNewsWorld.
Fique longe de carregadores rápidos
Edward Sanchez, analista sênior automotivo da TechInsightsuma empresa global de inteligência tecnológica, explicou que os engenheiros projetam baterias EV modernas para durar a vida útil típica de um veículo de 150.000 milhas.
“Alguns duraram mais”, disse ele ao TechNewsWorld.
A indústria automobilística, no entanto, parece estar ajustando sua visão da vida útil de um veículo.
“A indústria está reconhecendo que a maioria dos veículos está na estrada por muito mais tempo do que 10 anos e 150.000 milhas”, observou Sam Abuelsamid, principal analista de mobilidade elétrica da Insights da Guidehouseuma empresa de inteligência de mercado em Detroit.
“A idade média de um veículo nas estradas nos EUA é de mais de 12 anos, e não é incomum ter veículos com 200.000 a 300.000 milhas rodadas”, disse ele ao TechNewsWorld.
“A indústria sabe disso e quer minimizar o risco de um proprietário substituir uma bateria durante a vida útil do veículo”, continuou. “Eles estão tentando manter a vida útil da bateria alinhada com a vida útil do restante do veículo.”
As baterias de veículos elétricos podem durar a vida útil de um carro se não forem “cozidas”, observou Rob Enderle, presidente e principal analista da Grupo Enderleuma empresa de serviços de consultoria em Bend, Ore.
“O que cozinha as baterias são os carregadores rápidos de nível 3, assim como a bateria do seu smartphone irá degradar mais rapidamente se você estiver constantemente carregando rapidamente”, disse ele ao TechNewsWorld.
Abuelsamid também recomendou minimizar o uso de carregadores rápidos. “Se você carregar uma bateria mais lentamente, você colocará menos estresse nela”, disse ele.
Carregar a bateria é um processo físico que movimenta íons e elétrons de lítio nas células. Em taxas de carregamento mais rápidas, os processos físicos ocorrem com mais força e mais estresse físico ou microdanos ocorrem nos materiais da bateria.
Com carregamento de tensão muito alta, como carregamento rápido DC, também é gerado muito calor, o que não é ideal para a longevidade da bateria, continuou. O carregamento rápido DC é o cheeseburger de bacon duplo do carregamento: ótimo em uma viagem, mas é melhor evitar todos os dias.
O calor é um assassino de bateria
Os especialistas recomendam não esgotar a capacidade da bateria abaixo de 10% ou carregá-la acima de 100% para evitar o estresse da bateria e causar a formação prematura de dendritos.
“A degradação da bateria geralmente ocorre devido à formação de dendritos, que são projeções de metal que podem se acumular na superfície do lítio e penetrar no eletrólito sólido, eventualmente passando de um eletrodo para o outro e causando um curto-circuito na célula da bateria”, explicou Sanchez.
A exceção à regra de 100%, observou ele, são as baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP), que devem ser carregadas a 100% para que o sistema de gerenciamento de bateria obtenha uma leitura mais precisa.
As baterias LFP também operam normalmente em uma voltagem mais baixa do que outras químicas, disse ele.
As baterias de íons de lítio usadas pelos VEs diferem daquelas usadas em dispositivos de consumo de várias maneiras. As baterias de dispositivos de consumo são projetadas para durar apenas dois ou três anos, enquanto um EV Li-ion pode alimentar um veículo por 150.000 milhas e ainda manter 70% da capacidade.
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Uma das distinções mais importantes entre baterias de íon-lítio usadas em dispositivos de consumo e EVs é o gerenciamento térmico, observou Abuelsamid.
“Baterias de laptops e telefones não têm gerenciamento térmico”, disse ele. “Não há nada para controlar a temperatura da bateria ao longo de sua vida útil.”
“Quanto mais rápido você carrega uma bateria, mais calor entra nela”, continuou ele. “O calor é um assassino para as baterias. Se uma célula fica muito quente, isso causa danos internos à célula.”
“Em um veículo, as baterias têm um gerenciamento térmico muito mais sofisticado, que se esforça para manter a temperatura da bateria em seu ponto ideal, nem muito frio nem muito quente”, explicou.
Evitando o Apocalipse dos Resíduos Sólidos
À medida que as baterias se degradam, o estudo descobriu que o alcance de um EV diminui. Por exemplo, o Model S da Tesla, com a bateria de 100 quilowatts-hora, perde aproximadamente 75 milhas de alcance, em média, após 100.000 milhas.
No entanto, o Modelo S mais antigo, que possui baterias menores de 70 e 85 quilowatts-hora, quase não perdeu autonomia depois de cobrir a mesma distância.
Em comparação, os modelos de 2014 e 2017 do BMW i3s atingiram 100.000 com cerca de 80% de sua capacidade original de bateria restante.
Enquanto isso, o Hyundai Ioniq 5 2021 perdeu cerca de 15 milhas de alcance nas primeiras 20.000 milhas, mas quase nenhuma degradação adicional para 90.000 milhas.
Enquanto alguns veem os VEs como um passo essencial para lidar com as mudanças climáticas, outros veem um dilúvio de resíduos perigosos gerados pelos veículos. Isso não precisa ser o caso, de acordo com alguns especialistas.
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“À medida que a produção de veículos elétricos aumenta, haverá inevitavelmente um problema de gerenciamento de materiais em fim de vida, mas empresas como a Redwood Materials – fundada pelo cofundador da Tesla, JB Straubel – a Li-Cycle e outras estão trabalhando para superar esse problema e recicle e recupere com responsabilidade as baterias de EV”, disse Sanchez.
“Algumas concessionárias também estão reaproveitando baterias de VE usadas como meio de nivelar a carga da rede e armazenar energia renovável noturna”, continuou ele.
“Aqueles que afirmam que as baterias de VE serão um desastre ambiental cataclísmico não estão considerando o valor dos elementos e metais recuperados das baterias de VE, para os quais haverá uma demanda significativa no futuro”, afirmou.
Abuelsamid concordou que poderíamos evitar um problema de resíduos sólidos.
“Você pode recuperar 98% dos minerais críticos em uma bateria durante a reciclagem”, disse ele. “Como não é razoável esperar que atendamos a toda a demanda futura de baterias com materiais virgens, a indústria dependerá muito mais de materiais reciclados.”
“Não queremos jogar baterias em aterros sanitários”, declarou. “Essa não é uma opção viável.”
