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Revista científica brasileira cita Codemge em matéria sobre baterias para mobilidade elétrica

28 de novembro de 2019

Matéria da edição de novembro/19 da revista Pesquisa Fapesp, editada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, cita projeto da Codemge e da Oxis Energy como uma das iniciativas com potencial de posicionar o Brasil no mercado das baterias para mobilidade elétrica

FOCO NAS BATERIAS DE LÍTIO

Iniciativas podem inserir o Brasil no crescente mercado de sistemas de armazenamento de energia para veículos elétricos

Domingos Zaparolli

O Brasil pode passar a integrar em breve o grupo de países que fabricam baterias para mobilidade elétrica, segmento liderado por China, Estados Unidos, Japão e Coreia do Sul. Pelo menos quatro iniciativas, envolvendo empresas nacionais em colaboração com estrangeiras, estão em curso no país com essa finalidade. Na maioria delas, a tecnologia das baterias foi ou está sendo desenvolvida pelo parceiro internacional.

Um dos projetos é encabeçado pela Companhia de Desenvolvimento de Minas Gerais (Codemge), que fechou um acordo em 2018 com a companhia inglesa Oxis Energy para constituir a primeira fábrica em escala industrial de células de bateria de lítio-enxofre (Li-S) do mundo. A tecnologia, segundo a Oxis, tem desempenho e segurança superiores ao das baterias de lítio-íon, a principal solução que abastece o mercado de veículos elétricos.

Laboratório da Oxis Energy, na Inglaterra, criadora das baterias de lítio-enxofre

A tradicional fabricante de baterias Moura, a desenvolvedora de sistemas de células a combustível Electrocell e um consórcio que une os mineiros da Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) e os japoneses da Toshiba também planejam se estabelecer nesse segmento.

Em um primeiro momento, o alvo da Oxis Brasil, empreendimento fruto da parceria entre a Codemge e a Oxis Energy, será o segmento de veículos pesados, como ônibus e caminhões, e as indústrias de defesa e aeroespacial, com aplicações em drones, satélites e os veículos elétricos de decolagem e aterrisagem vertical (eVTOLs).

Planejada para ser erguida em Nova Lima, na Região Metropolitana de Belo Horizonte, com um investimento de US$ 56 milhões, a fábrica deve começar a operar em 2022 com uma produção anual de 300 mil células de bateria. No segundo ano, a expectativa é de chegar a 1,2 milhão de unidades, metade da capacidade total esperada. A estrutura já prevê uma futura ampliação, que permitirá a fabricação anual de 4,8 milhões de células.

Uma bateria veicular é, na verdade, um conjunto de pequenas baterias (chamadas células), que são integradas, formando um pacote, e geridas por um software denominado BMS (Battery Management System ou sistema de gestão de bateria). Para cada aplicação é desenhado um pacote específico de células com ligações em série e em paralelo.

Uma bateria para ônibus, por exemplo, demanda por volta de 10 mil células. Rodrigo Mesquita, gerente da unidade de Novos Negócios da Codemge, informa que a fábrica não se dedicará a produzir as baterias. Essa função ficará a cargo de empresas integradoras de células e sistemas BMS.

“O prêmio Nobel de Química deste ano foi dado a três pesquisadores que conduziram pesquisas relacionadas às baterias de lítio”

“Estamos em fase de definição dos parceiros que farão essa integração. Esperamos atrair alguns deles para o Brasil”, afirma. Os integradores deverão ser indicados pelos futuros clientes das baterias. Entre as companhias que já manifestaram interesse no equipamento estão a brasileira Embraer, as norte-americanas Boeing e Lockheed Martin, o consórcio europeu Airbus e as alemãs Mercedes-Benz e Porsche.

A tecnologia das células de baterias de lítio-enxofre foi desenvolvida pela Oxis Energy. A Codemge, por meio do fundo de investimentos Aerotec, criado por ela, investiu no ano passado R$ 18,6 milhões por uma participação de 12% na Oxis Energy e trouxe o projeto industrial para o Brasil a fim de adensar a cadeia produtiva do lítio em Minas Gerais. A região do Vale do Jequitinhonha, no nordeste do estado, desponta com potencial de se posicionar como grande produtora do minério.

A Oxis Brasil será a primeira fábrica em escala comercial de baterias de lítio-enxofre do planeta. A tecnologia está em desenvolvimento em vários centros de pesquisa do mundo. No Japão, a Sony trabalha para criar baterias de smartphones com os materiais, enquanto nos Estados Unidos a Sion Power Corporation desenvolve baterias veiculares de lítio-enxofre. Esse também é o objetivo do Projeto Alise, um consórcio europeu formado por 16 empresas, do qual a Oxis Energy faz parte, cujo foco é o desenvolvimento de novos materiais e o entendimento dos processos eletroquímicos envolvidos na tecnologia de enxofre e lítio.

Em 2018, o Brasil produziu apenas 600 toneladas (t) de lítio, volume equivalente a cerca de 0,7% do mercado global. A produção brasileira foi realizada pela Companhia Brasileira de Lítio (CBL), empresa na qual a Codemge tem participação societária. O Serviço Geológico do Brasil estima que as reservas nacionais, concentradas no Vale do Jequitinhonha, respondam por 8% do minério no mundo, de cerca de 14 milhões de toneladas. Austrália e Chile são os maiores produtores globais de lítio, com, respectivamente, 51 mil t e 16 mil t.

O lítio é um metal leve e de alta densidade energética, ou seja, capaz de concentrar mais energia em um espaço menor quando comparado com as baterias de níquel-cádmio utilizadas nos primeiros celulares e notebooks ou as automotivas convencionais de chumbo-ácido, empregadas para acionar o motor de veículos a combustão (ver Pesquisa FAPESP nº 258).

A maioria das baterias de lítio-íon é construída com uma combinação na qual o ânodo (polo negativo) é feito com carbono grafite, enquanto o cátodo (polo positivo) é composto com óxido de lítio e um mix de metais, que inclui níquel, manganês e cobalto. O eletrólito (o meio por onde os átomos de íons se movem entre os polos) é uma mistura de solventes orgânicos e sais de lítio.

Valdirene Peressinotto, coordenadora de projetos de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) da Codemge, explica que, por conta dos materiais utilizados e do processo produtivo, essa combinação de materiais apresenta problemas de segurança quando exposta a situações de estresse, como aquecimento acima de 45 oC, curto-circuito e perfuração, um risco que existe em caso de colisão de veículos.

A solução de bateria criada pela Oxis Energy prevê o uso de lítio metálico no ânodo, substituindo o carbono grafite, e uma combinação de enxofre e carbono no cátodo. A empresa desenvolveu uma tecnologia própria para o cátodo e o eletrólito. Os testes realizados indicam que essas novas baterias são seguras, operam normalmente em temperaturas que vão de 60 oC negativos a 80 oC positivos e não explodem quando perfuradas ou quando em condição de curto-circuito.

Além da segurança de operação, outra vantagem das baterias de lítio-enxofre é a densidade energética. Enquanto as de lítio-íon concentram no máximo 240 watts-hora por quilo (Wh/kg), as de lítio-enxofre armazenam 450 Wh/kg. Na prática, isso permite construir baterias menores, mais leves, que proporcionam uma maior autonomia aos veículos.

Um dado importante, observa Peressinotto, é que as de lítio-íon já estão próximas de seu limite teórico de eficiência, enquanto as de lítio-enxofre ainda têm potencial de evolução em relação à densidade energética. “A expectativa da Oxis é de alcançar uma densidade de 550 Wh/kg já em 2020”, informa a coordenadora de PD&I da Codemge.

Fonte: Revista Fapesp – Clique aqui e acesse a matéria completa