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Uma necessidade cara
Mas os eletrólitos de estado sólido são caros de fabricar. Como o Dr. Lorenzo Grande, analista de tecnologia da IDTechEx, que apresentará um seminário on-line sobre tecnologia de baterias de estado sólido em 25 de outubro (detalhes aqui se você quiser ouvir), me disse, o “custo por metro quadrado aumenta exponencialmente com o tamanho da bateria que você deseja fabricar. "
O custo por metro quadrado aumenta exponencialmente com o tamanho da bateria.
O custo de uma bateria de filme fino pode ser de US $ 20 a 30 para um pequeno RFID, mas o custo seria proibitivo nos níveis da bateria do smartphone. Nessa escala, uma alternativa de estado sólido poderia custar milhares de dólares por uma única bateria.
Isso é claramente uma barreira para as principais aplicações de eletrônicos de consumo. Mas, como o Dr. Grande apontou, referenciando os eventos atuais:
As baterias de íons de lítio como as conhecemos contêm eletrólitos inflamáveis. Esses eletrólitos são tipicamente feitos de substâncias orgânicas ou químicas altamente inflamáveis.
Quando consideramos substituir esses eletrólitos por uma contrapartida sólida, o benefício imediato é a troca de um líquido inflamável para algo sólido que não seja inflamável ou muito menos inflamável e, portanto, mais seguro para o usuário.
A razão pela qual todo mundo está usando eletrólitos líquidos é porque os eletrólitos sólidos ainda não estão totalmente desenvolvidos ou ainda são muito caros para fabricar em larga escala.
Dito isso, fica claro que as baterias de estado sólido têm um grande futuro em eletrônicos de consumo pela frente, desde que possamos reduzir o custo de fabricação. Embora ainda seja muito jogo de qualquer pessoa, Dr. Grande acredita que uma empresa como a Samsung, que sofreu imensos danos à sua reputação de segurança recentemente, pode estar entre as primeiras a anunciar uma bateria de estado sólido em um smartphone, mesmo que isso lhes custe dinheiro para fazer isso.
Onde estamos
Como o Dr. Grande me disse, a maioria das empresas que divulgam as notícias no mundo da tecnologia de baterias alternativas e no estado sólido (como a Enevate, que tem uma bateria de íon de lítio-silício lançada a qualquer dia), tendem a ser as pequenas startups que preciso da publicidade. E mesmo assim, mesmo o Enevate está aberto sobre os custos envolvidos em alternativas ao que temos agora, admitindo que o desempenho é escalável com o preço, de modo que uma bateria de alto desempenho ainda tem um custo relativamente alto.
Mas quão avançada é a pesquisa sobre eletrólitos de estado sólido em grandes empresas como Samsung e LG, que produzem baterias e eletrônicos de consumo, é muito mais difícil de avaliar. O que os atuais líderes de mercado em tecnologia de bateria móvel alcançaram a portas fechadas pode ser muito avançado, mas por razões competitivas eles não divulgam.
Nos próximos anos, eletrólitos à base de líquido em baterias de íon de lítio serão coisa do passado.
No entanto, um pesquisador como o Dr. Grande acredita firmemente que, nos próximos anos, eletrólitos à base de líquido em baterias de íon de lítio serão coisa do passado: “O mercado de baterias de estado sólido está prestes a ser um divisor de águas no campo. . A empresa que conseguir capturar a cadeia de valor por trás das baterias de estado sólido irá gerar um reorganização dos principais players do mercado. ”
Naturalmente, as empresas asiáticas de baterias têm um forte interesse em manter seu domínio, mas houve muito interesse e investimento recentemente nos EUA e na Europa. Dependendo de quem define a tecnologia dominante e de quem consegue fazê-lo de uma maneira competitiva em termos de custos, os atuais líderes de mercado podem perder uma quantidade significativa de sua participação de mercado em baterias de estado sólido no futuro.
Os atuais líderes de mercado podem perder uma quantidade significativa de sua participação de mercado em baterias de estado sólido.
A razão pela qual as coisas estão tão mal definidas agora é porque existem cerca de oito categorias diferentes de eletrólitos de estado sólido que podem ser usadas na eletrônica móvel. Cada formulação de eletrólito tem benefícios diferentes, o que significa que cada tipo será mais ou menos aplicável a um mercado, dependendo de suas prioridades particulares.
Benefícios do estado sólido
Maior segurança, combinada com vida útil mais longa e capacidades mais altas, resultam em um argumento de vendas bastante atraente.
Então, quais são os principais benefícios das baterias de estado sólido? A segurança é alta entre eles, com eletrólitos de estado sólido não apenas menos inflamáveis, mas também mais estáveis e menos propensos à fuga térmica que resulta em explosões de baterias.
Mas os eletrólitos de estado sólido também são menos reativos que os líquidos, portanto, espera-se que durem muito mais tempo. As baterias de estado sólido também permitem aumentar a densidade de energia, "até duas vezes os valores atuais, se essas baterias também tiverem o ânodo de grafite substituído por um ânodo de metal de lítio". Maior segurança, combinada com vida útil mais longa e capacidades mais altas, resultam em um argumento de vendas bastante atraente.
Mas como os fabricantes optarão por lançar as baterias de estado sólido é uma incógnita. Os fabricantes podem optar por manter o tamanho físico de uma bateria do mesmo tamanho de hoje, com maior duração da bateria como benefício. Ou eles podem optar por reduzir o tamanho geral da bateria e, ao mesmo tempo, manter a vida útil da bateria "o dia inteiro" a que estamos acostumados.
Pode parecer uma escolha óbvia - quem não escolheria um telefone comercializado com uma bateria de 2-3 dias? - mas lembre-se de que as baterias de estado sólido são caras para produzir.
Era mais provável que as baterias de estado sólido menores fossem introduzidas primeiro com uma duração de bateria semelhante à que estava recebendo agora.
Isso significa que é mais provável que as baterias de estado sólido menores sejam introduzidas primeiro com uma duração de bateria semelhante à que estamos obtendo dos eletrólitos à base de líquidos existentes. Pelo menos até que o custo de fabricação de eletrólitos de estado sólido possa ser reduzido.
Quando irá chegar?
Então, quando podemos esperar que as baterias de estado sólido assumam o controle? Segundo o Dr. Grande, a indústria automotiva é o jogo final definitivo. Isso significa que a indústria automobilística terá que esperar mais tempo devido a seus rigorosos requisitos de segurança. Mas isso significa que outros campos podem ter baterias de estado sólido lançadas muito antes.
Essa tecnologia não estará madura o suficiente para o mercado de telefonia móvel por mais 4-5 anos.
“O mercado de drones é, em muitos aspectos, um passo inicial para a próxima geração de baterias de estado sólido”, diz Dr. Grande, “e isso acontecerá já em 2017. O segundo mercado seria wearable e, em seguida, produtos eletrônicos de consumo maiores, como smartphones . Mas essa tecnologia não estará madura o suficiente para o mercado de telefonia móvel por mais 4-5 anos. "
Mesmo com esse período de tempo bastante familiar, eletrólitos de estado sólido nas baterias - ou outra nova tecnologia de bateria - estão atrasados: “O íon de lítio está se aproximando de suas limitações técnicas e o eletrólito líquido é uma das razões para isso. Assim que os eletrólitos de estado sólido forem ativados no mercado de drones e no mercado de eletrônicos de consumo, todas as empresas verão os benefícios adicionais do uso dessa tecnologia para produzir baterias melhores.
Palavra final
Como sempre, o problema é adoção de custo e massa. Os custos iniciais de investimento ainda são altos e ainda estamos aguardando a definição do modelo de produção em massa convencional. Porém, uma vez que uma empresa como a Samsung decida mergulhar em um produto de consumo, os enormes aumentos no volume de produção ajudarão a reduzir os custos de fabricação.
O que os principais fabricantes de baterias fizeram até agora é o controle de danos. No entanto, não há bala de prata a esse respeito.
“O que os principais fabricantes de baterias fizeram até agora é controlar os danos, ou seja, adicionar um retardador de chama a um eletrólito à base de líquido. No entanto, não há bala de prata a esse respeito. Os fabricantes de baterias adicionam aditivos há anos, mas como você pode ver nas notícias, coisas ruins ainda podem acontecer. ”
O estado sólido pode ser o futuro, mas, como adverte o Dr. Grande, "ainda não temos certeza de qual dessas tecnologias chegará ao mercado de massa". Também é preciso admitir que "o que está por aí no momento não é em pé de igualdade com o desempenho de eletrólitos líquidos ”. Mas, à medida que a tecnologia atinge a maturidade, há poucas dúvidas de que o estado sólido assumirá o controle.
Você gosta dos sons de baterias de estado sólido? Você acha que isso poderia ajudar a imagem da Samsung?
Se você gostaria de participar do webinar do Dr. Lorenzo Grande sobre baterias de estado sólido para a IDTechEx, clique aqui. Existem várias sessões em 25 de outubro.
