Como a próxima tecnologia de bateria da Porsche revolucionará os veículos elétricos

As baterias de estado sólido ainda estão longe de serem produzidas, mas a Porsche deve continuar melhorando as baterias à base de lítio.

Os esforços de eletrificação da Porsche foram bem recebidos. O Taycan é um dos melhores veículos elétricos que você pode comprar, especialmente em termos de experiência de direção. Ao mesmo tempo, sua plataforma J1 que a Porsche também forneceu à Audi para o e-tron GT é altamente capaz quando se trata de carregar por meio de sua arquitetura de 800 volts, oferecendo um alcance decente (mas não líder de classe). É seguro dizer que a primeira tentativa da Porsche de fazer um EV foi bem-sucedida. É um dos veículos que deu aos EVs uma imagem divertida e dinâmica e, nos próximos anos, podemos esperar coisas ainda melhores dos esforços de eletrificação da Porsche.

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Como os postos de gasolina ainda superam os postos de recarga e, portanto, também estão distantes uns dos outros, a ansiedade de alcance é um fenômeno muito real. Isso deve mudar nos próximos anos, pois a Porsche vê mais melhorias a serem feitas com as baterias de íon-lítio em parceria com o Cellforce Group e o Group14 Technologies. As baterias de íons de lítio são um sistema de vários componentes, o que significa que, embora essas baterias sejam capazes de atender aos requisitos atuais de alcance, carga e segurança, a simples alteração de alguns dos outros ingredientes pode resultar em melhorias significativas de desempenho.

O ânodo, por exemplo, atualmente é feito de grafite, mas o silício está sendo estudado como outra alternativa. Ao usar silício, a capacidade total da bateria de íons de lítio é aumentada. De fato, a Dra. Stefanie Edelberg, Especialista em Células de Bateria da Porsche Engineering, diz: "O silício é de particular interesse porque exibe a segunda maior capacidade de armazenamento em termos de peso depois do lítio, o que permite células com densidades de energia muito altas. Além do mais, é o segundo elemento mais comum na crosta terrestre."

Portanto, se usar silício como ânodo é tão benéfico, por que ainda não foi implementado em baterias? Bem, o problema está quando o silício absorve o lítio, o que pode aumentar o tamanho da partícula em 300%. Isso resultará em estresse mecânico no material e no eletrodo, reduzindo assim a vida útil da bateria. Portanto, o principal objetivo aqui é que os ânodos usem uma alta proporção de silício - com uma meta de até 80%, e é nisso que o Cellforce Group está trabalhando atualmente com a Porsche.

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Além do silício no ânodo, outra tecnologia que está ajudando a melhorar a embalagem da bateria é a chamada tecnologia "cell-to-pack". De acordo com o Prof. Maximilian Fichtner, Diretor do Instituto Helmholtz Ulm (HIU) e Chefe da unidade de pesquisa de Sistemas de Armazenamento de Energia no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), integra as células diretamente na própria bateria, o que elimina "pequenos peças de escala em baterias atuais". Tradicionalmente, as células do tamanho de uma barra de chocolate são conectadas individualmente, mas com o método cell-to-pack, as células que medem até 1,20 metros (3,94 pés) de comprimento agora são bem embaladas, permitindo assim mais armazenamento e melhor resfriamento em um pacote menor ou mais denso. Como resultado de todas essas inovações de médio prazo, desde o ânodo de silício até a densa embalagem das células da bateria, Fichtner diz que podemos esperar que os futuros Porsches tenham um alcance de 1.300 km (807,78 milhas) ou aumentos de alcance de cerca de 30 a 50 por cento.

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Embora ter um longo alcance seja um grande benefício para os compradores de veículos elétricos, acelerar o carregamento para ser tão rápido quanto abastecer com gasolina também será benéfico. Markus Gräf, diretor de operações do Cellforce Group, diz que o uso de silício como ânodo também pode acelerar o carregamento de 10 a 80% em menos de 15 minutos, em comparação com a atual arquitetura de 800 volts do Taycan, capaz de fazer o mesmo em 22,5 minutos. Além disso, o uso de uma proporção maior de níquel para o cátodo permite maiores capacidades de carga. Mas do que adianta ter uma bateria que aceita uma grande quantidade de energia se o carregador não aguenta, certo? A futura arquitetura EV da Porsche será capaz de acomodar mais de 500 kW de carregamento rápido DC contra os já rápidos 270 kW DC do Taycan. Para que o carregador lide com essa energia, as estações de carregamento precisarão de resfriamento ativo no futuro, para que todos os 500 kW de energia possam ser entregues de forma eficiente e contínua à bateria.