- A Toyota está desenvolvendo uma bateria de estado sólido para EVs com meta de 745 milhas (cerca de 1.200 km) de autonomia e recarga em 10 minutos; se isso se concretizar, poderá reduzir bastante o peso das recargas em EVs de longa distância
- Como usa eletrólito sólido em vez de eletrólito líquido ou em pasta, a estrutura consegue armazenar mais eletricidade no mesmo tamanho, chamando atenção como candidata a bateria para carros elétricos
- Baterias de estado sólido ainda têm limitações como desempenho em clima frio, degradação após ciclos repetidos de carga e descarga e custo elevado, mas a Toyota afirma a possibilidade de ter resolvido os problemas de autonomia e peso da bateria
- A primeira aplicação deve ser em veículos híbridos, não em elétricos puros, e o prazo para estar pronta para venda foi indicado como 2027 ou 2028
- Em comparação com as 103 milhas do RAV4 elétrico de 2012–2014 e o patamar de cerca de 250 milhas do bZ4x, esta bateria de estado sólido pode ser um ponto de virada na estratégia de eletrificação da Toyota
O que a bateria de estado sólido de 745 milhas pretende mudar
- A Toyota é conhecida por vir preparando discretamente, mais na área de pesquisa e desenvolvimento do que em divulgação pública, um avanço em baterias para EVs
- A bateria de estado sólido em desenvolvimento tem como meta 745 milhas de autonomia e tempo de recarga de 10 minutos
- Pelo sistema métrico, isso equivale a cerca de 1.200 km de autonomia
- O tempo de recarga é apresentado como 10 minutos
- Se esses números se concretizarem, EVs produzidos em massa também poderão ter capacidade de rodar longas distâncias próxima à de veículos com motor e tanque de combustível
- Espera-se que isso reduza o incômodo de precisar parar frequentemente para recarregar em viagens longas em família
Vantagens das baterias de estado sólido e fraquezas que ainda restam
- Baterias de estado sólido armazenam carga em um eletrólito sólido
- Outras baterias comuns usam eletrólito líquido ou em pasta
- Atualmente, baterias de estado sólido são comuns em dispositivos pequenos com baixa demanda de energia, como marcapassos e RFID
- Graças à alta densidade de energia, elas conseguem armazenar mais eletricidade do que outras baterias do mesmo tamanho, sendo consideradas candidatas adequadas para carros elétricos
- Ainda há motivos pelos quais foi difícil adotá-las amplamente em automóveis e grandes dispositivos de consumo
- O desempenho em clima frio não é bom
- Elas tendem a enfraquecer rapidamente após ciclos repetidos de carga e descarga
- O custo é particularmente alto
- Por causa dessas restrições, elas não se difundiram de modo amplo em notebooks, smartphones e automóveis
- Com a expansão dos EVs, a rentabilidade da pesquisa em baterias ficou maior do que há 10 anos, e pesquisadores estão concentrados em resolver as fraquezas das baterias de estado sólido
- A Toyota é citada como a primeira empresa a dizer que pode ter resolvido os problemas de autonomia e peso da bateria
Relação com a estratégia de carros a hidrogênio
- A Toyota é uma empresa que se concentrou fortemente em carros a hidrogênio, mais do que outras montadoras
- O Toyota Mirai se consolidou como o modelo praticamente representativo dos carros a hidrogênio
- É próximo de um carro comum em formato sedã
- Foi projetado para transmitir uma impressão semelhante à do Camry
- Colocou uma célula a combustível de hidrogênio em um carro comum, mas o maior obstáculo nas vendas é a infraestrutura de abastecimento
- A Toyota também anunciou recentemente uma versão a hidrogênio do Crown, que será vendida apenas no Japão
- No segmento de caminhões comerciais, a empresa também vem impulsionando fortemente o uso de hidrogênio
- Antes, parecia que a Toyota via o hidrogênio como mais vantajoso do que as baterias, mas o desenvolvimento de baterias de estado sólido se aproxima mais de uma abordagem que trata baterias e hidrogênio em conjunto
- Na divulgação de carros a hidrogênio pelas montadoras, aparece com frequência a mensagem de que um único combustível não resolverá a crise energética e que a célula a combustível de hidrogênio é uma peça do quebra-cabeça
O histórico cauteloso da Toyota com EVs
- O desempenho do RAV4 elétrico anterior está entre os fatores por trás da adoção cautelosa de EVs a bateria na linha atual da Toyota
- O RAV4 elétrico foi vendido de 2012 a 2014 e tinha autonomia de 103 milhas
- Defeitos mecânicos graves não eram o problema central, mas a autonomia era considerada curta até para deslocamentos diários
- Depois, em 2022, a Toyota lançou o SUV crossover bZ4x
- A autonomia do bZ4x varia conforme a versão e fica na casa de cerca de 250 milhas
- É tratada como semelhante à de muitos EVs atuais
- Por causa dessa trajetória cautelosa em EVs, o fato de a Toyota colocar em primeiro plano a solução do problema de autonomia das baterias parece uma mudança inesperada
Forma de lançamento e ordem de aplicação
- A Toyota não colocará imediatamente um BEV de longa autonomia em produção
- O primeiro veículo a receber a tecnologia deve ser um híbrido, não um elétrico puro
- A Toyota afirmou que essa bateria estará pronta para venda em 2027 ou 2028
- Começar pelos híbridos pode funcionar como uma margem de segurança em termos de confiabilidade
- Mesmo que a bateria não aguente o uso intenso da condução diária, ainda haverá o backup do motor a combustão interna
- Mesmo nesse caso, ela poderá oferecer autonomia melhor do que a do RAV4 elétrico de 2012
- A Toyota também já teve casos no passado de colocar novos powertrains em carros práticos
- O Prius é um veículo prático de deslocamento diário que apresentou os híbridos ao grande público
- O Toyota Previa ficou conhecido como uma minivan de motor central, com o exemplo de que, para trocar o óleo, era preciso remover os bancos dianteiros e abrir uma escotilha no piso
Significado no cenário competitivo dos EVs
- A promessa de bateria de estado sólido da Toyota traz números muito fortes pelos padrões atuais do mercado de EVs
- A comparação é que nem a Tesla ainda produziu um veículo com a mesma autonomia de um carro com motor quatro-cilindros em linha e tanque cheio de combustível
- Também é destacada a possibilidade de recarga em 10 minutos e de dirigir de Chicago até Philadelphia sem recarga intermediária
- Se a Toyota cumprir sua própria promessa, poderá ficar em posição de ultrapassar as empresas que hoje disputam as primeiras posições no mercado de EVs
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Para uma bateria, não basta ser superleve, ou feita de materiais comuns, ou aguentar 10 mil ciclos; ela precisa ser boa em vários aspectos e pelo menos aceitável na maioria deles
Por exemplo, importam capacidade por dólar, capacidade por kg, capacidade por litro, velocidade de carga e descarga, perdas na carga/descarga, risco de incêndio, disponibilidade de materiais e de ferramentas/técnicas de fabricação, resistência a estresses mecânicos como vibração, degradação por ciclo, degradação ao ficar armazenada com carga alta/baixa, queda de desempenho em altas/baixas temperaturas, reciclabilidade no fim da vida útil etc.
Se qualquer um desses fatores for ruim o suficiente, a candidata pode ser totalmente eliminada como bateria para veículo elétrico; por exemplo, se a durabilidade mecânica for ruim, ela nem entra no jogo para uso automotivo, embora possa ser boa para armazenamento estacionário
Mesmo um leigo pensando por alguns minutos já chega a uma lista desse tamanho, então, ao imaginar a bateria do futuro, é preciso entender o quanto as químicas de lítio atuais se sustentam bem em tantas áreas
Além disso, itens como armazenamento em baixa/alta carga ou desempenho em altas/baixas temperaturas hoje são gerenciados pelo BMS, e modelos sem esse tipo de recurso já perderam competitividade. Isso porque a densidade de energia aumentou o suficiente para deixar parte da capacidade reservada para esse fim
A pergunta mais importante é se existe um processo para fabricar essa bateria em larga escala, e no fim é isso que decide o sucesso ou fracasso das tecnologias emergentes de bateria
Também importa se precisam de acesso ao ar ou se precisam liberar gás. Mesmo que não seja hidrogênio, isso por si só já gera vários problemas
Também é preciso ver o quanto o desempenho cai quando se usa repetidamente só parte da faixa de carga/descarga; isso me lembra o efeito memória das antigas baterias NiCad
Resíduos, OSHA, materiais perigosos e questões ambientais e de segurança também entram em toda a cadeia, da mineração da matéria-prima até o descarte final. Isso inclui incêndios e inundações em instalações com muitas baterias, acidentes com veículos e até casos em que elas ficam largadas num galpão
Gostei de terem escrito não “preço atual”, mas “o quanto é possível obter”, porque isso abrange os problemas reais da cadeia de suprimentos de forma muito mais ampla
Também lembro do EEStor, uma alegação de avanço em baterias de uma geração anterior: https://en.m.wikipedia.org/wiki/EEStor
[0] https://www.forbes.com/sites/bertelschmitt/2017/07/25/ultraf...
Agora já se passaram 6 anos, mas isso nem parece um atraso tão grande assim
A rejeição da Toyota aos elétricos parece destinada a terminar como Kodak ou BlackBerry
Nem é preciso esse tipo de bateria revolucionária, porque as baterias atuais já funcionam bem. Hoje dirigi 1200 km com um Tesla. O que falta é desenvolver e vender veículos elétricos
A Toyota teve o primeiro híbrido, e ele era tão bom que usei um Prius por 10 anos. Também fez híbridos plug-in e foi líder, então é triste ver que agora parece quase estar em último na corrida dos elétricos
Também criou uma subsidiária de direção autônoma com cerca de 1000 funcionários [2]
E já lançou elétricos como bZ3, bZ4x e Lexus RZ
Hoje, a tecnologia de bateria é um grande motivo pelo qual muita gente não consegue migrar para veículos elétricos. As pessoas ao meu redor vivem preocupadas com tempo de recarga e rota de Supercharger em viagens longas
Se fosse possível recarregar em 10 minutos com essa autonomia toda, acho que elas mudariam facilmente para elétricos
Carros com motor a combustão continuam gerando várias fontes de receita depois da venda, como trocas regulares de óleo, substituição de freios e problemas de motor. Os elétricos quase não têm essa receita contínua, o que reduz bastante o valor de longo prazo da Toyota
Os carros a hidrogênio são quase iguais aos de combustão. Têm uma célula de combustível grande, quente e complicada na dianteira, exigem manutenção especializada contínua e também precisam de postos complexos de abastecimento de hidrogênio. Sem bateria, os freios também se desgastam conforme o esperado. Tirando o CO2, eles oferecem tudo o que um carro a combustão oferece.
Não surpreende que a Toyota tenha ficado olhando para esse futuro por tanto tempo, e agora está correndo atrás tarde demais, ficando bem para trás
Uma empresa gigante como a Toyota pode muito bem ter dezenas de modelos em preparação para lançamento
Afinal, se um carro elétrico de 745 milhas está para sair, quem vai querer comprar um elétrico de 300 milhas?
Pode ser que a taxa máxima de descarga dessa bateria seja tão baixa que, para entregar a potência instantânea necessária a um motor elétrico, seja preciso um pack excessivamente grande
Eu confio na qualidade de fabricação da Toyota, mas parece que vou ter de trocar meu carro atual antes que a Toyota coloque no mercado um modelo dedicado a elétrico já testado e produzido em massa. Esperei tempo demais
E também em 2014: https://www.autonews.com/article/20140127/OEM06/301279980/to...
Para a Toyota, há duas métricas importantes: quantos GWh por ano de produção de baterias ela consegue colocar de pé, e qual é o custo em $/kWh dessas baterias
A Toyota precisa migrar a produção de milhões de carros a combustão/híbridos para totalmente elétricos, então precisa de algo na casa de centenas de GWh
A Toyota é conhecida por carros populares e acessíveis, e nos elétricos a bateria é disparado o componente mais caro. Parece mais plausível olhar para baterias de íons de sódio baratas do que para um estado sólido glamouroso
A Toyota chegou tarde ao mercado e ainda só tem alguns concept cars e uns poucos modelos cuja produção foi terceirizada para a BYD. Os investimentos em capacidade produtiva começaram, mas parece que ainda levarão alguns anos para mostrar resultado
Fabricantes asiáticos como BYD, Nio e VinFast já produzem milhões de carros elétricos, e a Tesla virou uma categoria à parte, à frente em rentabilidade e custo de produção. Stellantis, Ford e GM também entraram na disputa, mas mostram que a transição é difícil e exige muito aprendizado e reinvenção
Para a Toyota alcançar os outros, vai precisar de mais do que uma bateria mágica
Se colocassem um trem de força híbrido plug-in em picapes como a Tacoma ou a 4Runner, venderiam demais
Hoje, produzir carros elétricos baratos em grande escala é realisticamente impossível
Como alemão, acho frustrante ver a indústria automobilística alemã tão tímida, conservadora e lenta
Mas a parte de baixo dizendo “a Toyota afirma que estará pronta para vender em 2027 ou 2028” dá uma boa desanimada
É difícil acreditar que colocar uma bateria e um motor elétrico no mesmo carro acrescente 16 mil euros
Em apartamentos ou no trabalho, também daria para dividir o uso dos carregadores com algo como adesivos de acesso por dia da semana
Aí, em viagens longas, eu não precisaria parar com mais frequência do que com um carro a combustão, e também teria menos preocupação com a autonomia cair muito por causa de frio, velocidade ou altitude
Ainda assim, fabricantes alemães como a Mercedes-Benz também estão cooperando com fabricantes de células de estado sólido: https://group.mercedes-benz.com/company/news/220127-prologiu...
Como referência, os dois novos reatores da usina nuclear de Vogtle têm 1100 MW cada
Fico me perguntando de onde as pessoas esperam que venha toda essa energia para recarga
O pico de carga não viria diretamente da rede elétrica. O problema é que essa energia é relativamente cara, então esse tipo de solução fica mais para último recurso
Em vez disso, faz mais sentido ter uma bateria grande no local para fornecer energia rapidamente, absorvendo energia solar próxima ou eletricidade barata durante a noite. Na prática, muitos carregadores rápidos já funcionam assim
O fato de a bateria ser maior não significa que as pessoas vão dirigir mais ou usar mais kWh. Significa que o intervalo entre recargas pode aumentar, e o uso de carregadores rápidos diminui
Com uma bateria tão grande, a maioria das pessoas raramente terá motivo para rodar essa distância em um único dia, então quase nunca vai descarregá-la por completo. E se isso acontecer algumas vezes, basta fazer uma pausa
Mesmo em carros elétricos com baterias menores, a maioria já depende mais de recarga lenta noturna do que de carregamento rápido. Com uma bateria desse tamanho, talvez nem seja preciso usar carregamento rápido
Ainda assim, em termos de volume total de eletricidade, isso não é tão grande. No meu país, convertendo a quilometragem anual dos veículos em kWh com base na eficiência média dos EVs, deu algo como 11% de aumento no consumo de eletricidade
Outros países podem ser diferentes, e vamos precisar de mais energia e de energia mais limpa, mas um aumento de 11% não é algo impossível de superar
Se a pergunta for “como levar toda essa energia até o local”, trens elétricos usam esse nível de potência no dia a dia. Centenas de bondes na nossa cidade usam mais de 700kW cada um, e locomotivas elétricas normalmente usam algo em torno de 5MW. A rede elétrica já sabe lidar com isso
Dá para fazer uma viagem longa uma vez por ano, mas o motorista médio não roda nem 40 milhas por dia
A maior parte do consumo elétrico dos EVs, que é a recarga normal durante a noite, na verdade ajuda a suavizar a demanda e pode até beneficiar a rede. Se houver alguém para comprar a energia de baixíssima carga das 2 da manhã, o custo marginal por kWh cai
Tirando o fato de que a eficiência do carregamento rápido é um pouco pior, o consumo total de energia é o mesmo que no carregamento lento
Alguns ônibus elétricos já fazem carregamento rápido em nível de megawatt no ponto final, durante os poucos minutos em que os passageiros descem e embarcam
Com densidade parecida e cerca de 50 euros por kWh, elas são mais vantajosas do que íon de lítio acima de 100 dólares ou LiFePO4 a 130 dólares
As baterias de próxima geração dos concorrentes já estão entrando no mercado, e no ano que vem é esperado um novo íon de lítio com o dobro da capacidade, comparável à bateria mencionada pela Toyota. Parece improvável que a CATL esteja mentindo
A Toyota só vem falando disso desde 2017 e ainda não mostrou nada, mas a CATL já revelou a tecnologia
Este ano finalmente parece ser o momento em que as promessas de novas tecnologias de bateria vão se tornar realidade em produção em massa
Isso não deve significar que a Toyota é tão extraordinária a ponto de não se importar enquanto outras empresas tomam o mercado