AleaSoft Energy Forecasting, 19 de dezembro de 2025. As baterias do tipo Li-Ion dominam o armazenamento de energia em dispositivos eletrónicos, veículos e fornecimento de eletricidade. No entanto, o surgimento das baterias de estado sólido promete revolucionar o setor, oferecendo maior densidade energética, eficiência e segurança, e menor impacto ambiental. O seu desenvolvimento apresenta novas oportunidades para veículos elétricos e indústrias, embora também enfrente desafios técnicos e de fabricação que deverão ser superados para consolidar a sua adoção em massa.
O domínio das baterias do tipo Li-Ion (LIB) está presente em todas as áreas em que é necessário armazenamento de energia: dispositivos eletrónicos, veículos, fornecimento à rede elétrica e até mesmo projetos aeroespaciais, como o Telescópio Espacial James Webb (JWST). Esta tecnologia poderá encontrar concorrência no mercado com o aparecimento de outros modelos de baterias. Anteriormente, as baterias de níquel-hidrogénio foram analisadas como principais concorrentes para projetos de grande escala. No entanto, estas não são ideais para projetos mais pequenos ou para veículos elétricos. Para suprir a falta de concorrência nestes setores, surgem as baterias de estado sólido (SSB). Estas têm uma maior densidade de energia do que as LIB, necessitando de menos volume para armazenar a mesma quantidade de energia, prolongando a vida útil das baterias e proporcionando melhores condições de estabilidade e segurança.
Maior densidade energética
As baterias de estado sólido substituem o eletrólito líquido presente nas LIB entre o ânodo e o cátodo por um sólido, normalmente cerâmico. A ausência do líquido inflamável reduz os potenciais problemas de segurança, como incêndios ou fugas, e torna-as menos sensíveis a temperaturas extremas. Na verdade, são especialmente eficientes a baixas temperaturas devido à sua capacidade de manter a condutividade iónica a temperaturas abaixo de zero.
A densidade energética dos modelos concebidos para veículos elétricos situa-se entre 250 e 800 Wh/kg, em comparação com os 160-250 Wh/kg das baterias de iões de lítio. Além disso, por serem mais compactas, ocupam 33% menos espaço e pesam 40% menos (em modelos de cerca de 450 Wh/kg). A sua maior condutividade torna o processo de carregamento mais rápido e gera menos calor. Uma bateria do tipo Li-Ion de carregamento rápido requer cerca de 30-60 minutos para carregar entre 80 e 100%, em comparação com os 10-20 minutos necessários para uma SSB.
A sua maior densidade energética, condutividade e resistência à formação de dendritos tornam a sua vida útil mais longa e eficiente. As LIB, após cerca de 8000 ciclos de vida útil, têm uma eficiência inferior a 60%; as SSB, em condições ideais, podem manter 90% da sua eficiência após 30 000 ciclos (30 anos). Estas capacidades também aumentam a autonomia dos veículos. Os fabricantes estimam que será possível percorrer mais de 1000 km sem recarregar. A autodescarga também melhora, com uma taxa de 2-3% ao ano, em comparação com os 2-10% mensais das LIB. O conjunto destas qualidades torna-as úteis para o armazenamento a longo prazo.
Redução das emissões de CO2 e outros poluentes
As emissões provenientes de veículos rodoviários que utilizam combustíveis fósseis contribuem para 15% do total das emissões globais de carbono. Para que os governos possam cumprir os objetivos de sustentabilidade propostos, é necessário um impulso em todas as áreas possíveis. Os efeitos das alterações climáticas precisam de ser combatidos a um ritmo mais rápido do que o atual, uma vez que já foi ultrapassada a barreira dos 1,5 °C em relação aos valores pré-industriais. Uma das medidas propostas para mitigar esses efeitos é que, a partir de 2035, não haja mais do que 10% de veículos com motor de combustão no total de veículos vendidos e garantir que a fabricação e as emissões desses veículos tenham o mínimo impacto (acordo ao qual nem todos os países aderiram).
A fabricação de baterias é um processo poluente. A fabricação de uma bateria de estado sólido requer menos materiais do que uma LIB, reduzindo o impacto climático da bateria em até 39% em comparação com a sua concorrente. O uso de baterias mais duráveis, eficientes e compactas reduz o impacto ambiental e a pegada de carbono, pois equivale à substituição de várias baterias do tipo Li-Ion em volume e tempo de uso.
Por último, dado que os veículos estão deixando de emitir gases poluentes, o foco passou a ser outra fonte de poluição derivada do seu uso: a poluição causada pelo desgaste dos pneus. A sua erosão por uso prolongado e pelo atrito gerado com a estrada libera microplásticos e substâncias tóxicas (zinco, metais pesados ou 6PPD-quinona) no ambiente. Estima-se que a contribuição destas emissões seja equivalente a um quarto do total de microplásticos gerados. Estas partículas chegam aos rios, oceanos e terra, contaminando os ecossistemas e a fauna e flora que os habitam. Isto acaba por ter repercussões também nas pessoas, tanto por inalação direta como pelo consumo de produtos animais contaminados. Para reduzir estas emissões, além de conduzir de forma menos agressiva e manter os pneus em bom estado, é importante reduzir o peso dos veículos. Dado que a bateria é o componente mais pesado do veículo elétrico (fazendo com que o veículo pese mais do que se fosse a combustão), uma redução tão significativa da sua massa como a que as SSB podem proporcionar ajudaria a combater significativamente este problema de poluição.
Desafios enfrentados pelas SSB
Em cada processo de carga e descarga, a bateria expande-se e contrai-se, submetendo os componentes que a compõem a um esforço mecânico que pode causar delaminação, degradação estrutural e pulverização dos materiais. Devido a esta deformação, o eletrólito pode rachar ou partir-se, aumentando a resistência elétrica do material e reduzindo a sua eficiência. Dependendo do material utilizado para a bateria, estas deformações são mais ou menos graves.
O uso de um eletrólito sólido torna mais difícil obter um bom contacto entre as superfícies dos componentes da bateria (impedância interfacial) do que usando um eletrólito líquido, que pode se adaptar às superfícies de contacto. Para compensar este efeito, são utilizados aditivos de carbono ou é aplicada pressão. Manter esse contacto durante o funcionamento da bateria é complexo devido às alterações de volume durante os processos de carga e descarga, especialmente nos materiais de maior capacidade, que são também os que sofrem maiores variações de volume.
O processo de fabricação da SSB é mais caro e complexo do que o da LIB. Em primeiro lugar, porque o material sólido usado como eletrólito é mais caro de produzir do que um eletrólito líquido. A isso se soma a complexidade de escalar o modelo projetado em laboratório para a produção em grande escala. A fabricação das SSB é diferente da das LIB e tem alguns requisitos que tornam necessário criar processos de montagem em cadeia sem um precedente ou padrão definido. A produção está tendo problemas para cumprir os padrões de qualidade quando levada em grande escala, em parte devido à grande sensibilidade das SSB à humidade. Se introduzida na bateria, causa perda de condutividade, aparecimento de fissuras, corrosão e curto-circuitos. A acumulação destes fatores torna os processos de fabrico muito exigentes, chegando a ser três vezes mais caros do que os das LIB.
O setor automóvel na vanguarda do desenvolvimento das SSB
O mundo está a caminhar para a eletrificação e a descarbonização, um processo no qual o setor automóvel não fica à margem. Não só é necessário transformar os processos da indústria e dos transportes para alternativas que não gerem gases com efeito de estufa, como também é preciso fazê-lo da forma mais benéfica para todos os componentes envolvidos, incluindo o ambiente. O uso de baterias é o componente-chave nesta transição energética para explorar ao máximo o seu potencial. Muitos países já estão totalmente envolvidos neste processo, como a Espanha com o plano Auto 2030, que promove a transição para veículos elétricos, fortalece a indústria automóvel espanhola e garante uma mobilidade sustentável, acessível e alinhada com os compromissos de redução de emissões. A implementação destas medidas tem efeito imediato, uma vez que este ano duplicaram os pontos de recarga para veículos elétricos na península.
As SSB podem tornar-se um concorrente sólido no mercado de armazenamento de energia em relação às LIB. Uma vez que têm maior densidade energética, menor volume e peso e são mais seguras, apresentam-se como suas sucessoras lógicas. Os principais problemas que apresentam são a sua fragilidade, um elevado custo de produção e dificuldades para serem fabricadas em grande escala. É importante lembrar que as SSB ainda estão em fase de investigação e desenvolvimento, pelo que estes problemas serão progressivamente resolvidos.
Para resolver os problemas mecânicos, estão a ser testados diferentes materiais para o ânodo, cátodo e eletrólito, como o silício ou diferentes polímeros. Também estão a ser consideradas outras opções, como as baterias de estado semissólido, que têm menos de 10% de eletrólito líquido. Esta solução serve para compensar os problemas de alteração de volume e de contacto entre as superfícies dos componentes, mas, em contrapartida, diminui a densidade energética da bateria e torna ainda mais complexo o processo de fabrico da bateria.
Os custos e processos de fabrico também serão otimizados e barateados com o tempo. Muitas das principais empresas automóveis, além de novas marcas emergentes localizadas principalmente na China, estão a investir parte do seu capital na investigação de baterias de estado sólido. Algumas já anunciaram o lançamento dos seus primeiros modelos com esta tecnologia a partir de 2027 ou 2028. Este grande investimento e concorrência farão com que o setor evolua a um ritmo acelerado, e as melhores prestações dos novos veículos tornarão-os competitivos com os modelos a combustão atuais, impulsionando a eletrificação do setor.
AleaSoft Energy Forecasting como referência na evolução do mercado de armazenamento de energia
As qualidades das SSB não só as tornam desejáveis para o setor dos veículos elétricos, mas, dada a tendência dos investimentos atuais, é neste setor que elas serão introduzidas no mercado pela primeira vez. Posteriormente, prevê-se a sua expansão para outros setores, não só dos transportes, drones ou dispositivos eletrónicos, mas também nos setores da indústria, sistemas de armazenamento autónomos, centros de dados ou hibridização com renováveis.
A divisão AleaStorage analisa a viabilidade de projetos de armazenamento com baterias, tanto em stand-alone como em hibridização com centrais renováveis. A sua combinação de uma equipa integrada por especialistas no setor da investigação e da energia, juntamente com um modelo híbrido de previsões próprio que utiliza Inteligência Artificial para gerar simulações de milhares de cenários possíveis, é capaz de se adaptar e antecipar a evolução do mercado para gerar previsões robustas e fiáveis. AleaSoft Energy Forecasting é o aliado fundamental para impulsionar a transição energética com a ajuda de um especialista, comprometido com o processo e com as melhores ferramentas para o levar a cabo.
Fonte: AleaSoft Energy Forecasting.