Como funcionam as baterias de veículos elétricos?

Os veículos elétricos não são novidades, a invenção deles precede até mesmo os carros a combustão, que são os mais usados atualmente. Apesar disso, só muito recentemente começaram a ganhar uma grande projeção mundial.

Com grandes preocupações como as mudanças climáticas, esses automóveis receberam investimentos em pesquisa e foram remodelados, tornando-se cada vez mais popular. Para isso, entretanto, uma peça fundamental teve que ser repensada do zero: a bateria.

As baterias não são exclusividade dos carros elétricos. Hoje, todo veículo tem uma. Naqueles de combustão, a função principal é dar a partida no motor e todo o resto que faz é secundário — acionar o rádio, levantar os vidros e ligar os limpadores de para-brisa.

Essa limitação estava ligada, em grande parte, aos limites da própria tecnologia. Há algumas décadas, não era possível fabricar baterias em larga escala que sustentassem um carro funcionando por várias horas. Mas isso começou a mudar com o advento de um material especial.

Todas as baterias funcionam, em linhas gerais, de um mesmo modo, o que muda em cada geração é a qualidade e a potência dos materiais usados . Esses dispositivos são capazes de armazenar energia química que pode ser convertida em eletricidade.

Isso é feito usando dois compartimentos, um com abundância de elétrons e outro com falta. Transferindo essas partículas entre as duas metades, é gerada a famosa corrente elétrica, que faz funcionar desde brinquedos a pilha até carros elétricos.

Entretanto, essa estratégia tem um problema: quando o sistema atinge o equilíbrio de cargas nas duas metades, a vida da bateria acaba. Isso foi superado quando aprendemos a recarregá-la, ou seja, forçar que os elétrons voltem para o compartimento original.

Todas as baterias funcionam com base nesse mesmo princípio. A novidade que permite o surgimento de dispositivos cada vez mais poderosos consiste em novos materiais usados na produção.

Cada um desses materiais, ou combinação deles, determinará fatores como capacidade de carga, vida útil, velocidade de recarga, entre outros. Para os veículos elétricos, três tecnologias podem ser usadas: chumbo-ácido, hidreto metálico de níquel ou íon lítio.

Inventadas em 1859, são as mais antigas ainda em uso e fizeram parte da primeira geração de elétricos — que "não foi para a frente". Apesar disso, são comumente utilizadas em veículos de combustão, já que são baratas de produzir.

Em contrapartida, elas têm carga muito poluente, e sua performance não é tão boa quanto das suas concorrentes mais modernas.

Mais modernas que as de chumbo-ácido, começaram a ser usadas pela indústria em 1980. Diferentemente das antecessoras, são mais seguras, não contêm metais tóxicos e são fáceis de reciclar.

Ainda hoje, o uso delas é predominante em veículos híbridos, que exigem menor autonomia, já que são mais baratas e têm uma cadeia produtiva mais madura do que as de íon de lítio. Mas a tendência é que, aos poucos, sejam cada vez menos empregadas.

A novidade que permitiu o crescimento dos elétricos na última década é a bateria de íon de lítio . Desenvolvida inicialmente nos anos de 1990, elas têm uma densidade de energia muito alta e menor tendência de autodescarga.

As vantagens não param por aí. Esse material também é muito mais leve do que os demais e exige muito menos manutenção, o que é um atrativo para os consumidores. Hoje, são populares também na indústria de computadores e celulares.

Essa tecnologia também contribui para resolver outro grande problema dos elétricos: a recarga. Alguns especialistas acreditam, inclusive, que ela chega o mais próximo possível da capacidade total de recarga do que uma bateria poderia alcançar.

A questão da recarga é, talvez, o principal gargalo na popularização de veículos de passeio elétricos em todo o planeta. Afinal, conseguir uma carga completa de um carro pode levar várias horas, causando inconvenientes.

Existem duas formas de resolver o problema. A primeira, é óbvia: encurtando o tempo de carregamento. Existem muitos esforços mundiais, volumosos em termos de quantias de dinheiro investidas anualmente, para avançar nessa tecnologia.

Apesar disso, os avanços ainda são tímidos, pois estamos muito longe de uma bateria que possa ser carregada na velocidade como a qual enchemos um tanque de combustível. Por isso, as grandes montadoras apostam em uma solução paliativa .

A segunda alternativa encontrada foi apostar no tempo de duração da carga. A maioria dos elétricos do mercado atual tem autonomia o suficiente para ser usada durante uma jornada típica de trabalho em uma cidade grande sem precisar ser carregada.

Assim, os proprietários podem usar as horas noturnas que o veículo estiver ocioso para recarregá-lo. Mas é claro, isso ainda gera inconvenientes, principalmente para pessoas que precisam percorrer muitos quilômetros por dia. 

Para ter uma boa comparação entre as tecnologias disponíveis no mercado, na média, as baterias de chumbo-ácido têm autonomia de 128 km por carga, frente aos 193 alcançados pelas de hidreto e níquel metálico. Vencedoras absolutas no quesito, as de íons de lítio alcançam impressionantes 354 km.

O maior atrativo dos elétricos é o apelo ambiental. Como não queimam combustíveis fósseis, liberam menos gases de efeito estufa na atmosfera. Veículos a combustão são os principais poluidores nas grandes cidades.

Além disso, se forem combinados com fontes renováveis de eletricidade, como usinas eólicas ou solares, têm o potencial de reduzir drasticamente o impacto ambiental causado pelos seres humanos. Não é por menos que governos como os dos Estados Unidos e o da China têm feito investimentos bilionários no setor nos últimos anos.

Mas não é só o meio ambiente que ganha com a tecnologia, o consumidor também. De maneira geral, a gasolina e o diesel são muito mais caros do que a eletricidade, e a tendência é que o preço continue a aumentar nos próximos anos com a escassez de recursos.

Já falando das desvantagens, o tempo de carregamento é a grande "pedra no sapato" das grandes montadoras. Ainda que o aumento da autonomia dos veículos diminua a necessidade de paradas para abastecimento, a solução ainda é paliativa.

É certo que os carros elétricos ainda não conquistaram o mundo. A popularização deles ainda está limitada por conta das tecnologias disponíveis atualmente, que encarecem o veículo em comparação aos de combustão. Mas, com esforços globais no investimento em uma frota de veículos — tanto públicos como privados — ambientalmente amigáveis, é possível render boas mudanças no futuro.