Novas oportunidades de investimento em tecnologia de bateria

À medida que a demanda por computação móvel e carros totalmente elétricos aumenta, as limitações da tecnologia de bateria atual representam um obstáculo. Inventada  na década de 1790 pelo físico italiano Alessandro Volta, a bateria elétrica tem sido o carro-chefe de vários gadgets, dispositivos e máquinas.

Como os dispositivos de consumo tornaram-se menores e seu uso ininterrupto antes da recarga mais importante, também se tornou cada vez mais importante que as baterias se tornassem miniaturizadas e mais eficientes em termos de energia. Isso, no entanto, provou ser um obstáculo tecnológico que, se superado, será um desenvolvimento importante e lucrativo para a economia de alta tecnologia de amanhã.

Tecnologia de Bateria

Todas as baterias elétricas dependem da reação química fundamental de redução e oxidação (redox) que pode ocorrer entre dois materiais diferentes. Essas reações são armazenadas em um recipiente fechado e lacrado. O cátodo, ou terminal positivo, é reduzido pelo ânodo, ou terminal negativo, onde ocorre a oxidação. O cátodo e o ânodo são separados fisicamente por um eletrólito que permite que os elétrons fluam facilmente de um terminal para o outro. Esse fluxo de elétrons causa um potencial elétrico, que permite uma corrente elétrica quando um circuito é concluído.

As baterias descartáveis ​​de consumo (conhecidas como baterias primárias), como as células de tamanho AA e AAA produzidas por empresas como a Energizer ( ENR ), contam com uma tecnologia que não é adequada para aplicações modernas. Por um lado, eles não são recarregáveis. Essas chamadas baterias alcalinas utilizam um cátodo de dióxido de manganês e um ânodo de zinco, separados por um eletrólito de dióxido de potássio diluído. O eletrólito oxida o zinco no ânodo enquanto o dióxido de manganês no cátodo reage com os íons de zinco oxidados para criar eletricidade. Gradualmente, os subprodutos da reação se acumulam no eletrólito e a quantidade de zinco que resta para ser oxidado diminui. Eventualmente, a bateria morre. Essas baterias normalmente fornecem 1,5 volts de eletricidade e podem ser dispostas em série para aumentar essa quantidade. Por exemplo, duas baterias AA em série fornecem três volts de eletricidade.

As baterias recarregáveis ​​(conhecidas como baterias secundárias) funcionam da mesma maneira, utilizando uma reação de oxidação de redução entre dois materiais, mas também permitem que a reação flua ao contrário. As baterias recarregáveis ​​mais comumente usadas no mercado hoje são íon-lítio (LiOn), embora várias outras tecnologias também tenham sido tentadas na busca por uma bateria recarregável viável, incluindo hidreto metálico de níquel (NiMH) e níquel-cádmio (NiCd).

NiCd foi a primeira bateria recarregável disponível comercialmente para uso no mercado de massa, mas sofria de ser capaz de apenas um número limitado de recargas. NiMH substituiu as baterias NiCd e foi capaz de ser carregada com mais frequência. Infelizmente, eles tinham uma vida útil muito curta, então se não fossem usados ​​logo após serem produzidos, eles poderiam ser ineficazes. As baterias LiOn resolveram esses problemas, vindo em um pequeno recipiente, com uma longa vida útil e permitindo muitas cargas. Porém, as baterias LiOn não são as mais comumente usadas em produtos eletrônicos de consumo, como dispositivos móveis e laptops. Essas baterias são muito mais caras do que as baterias alcalinas descartáveis ​​e normalmente não vêm nos tamanhos tradicionais AA, AAA, C, D, etc.

O último tipo de bateria recarregável com o qual a maioria das pessoas está familiarizada são as baterias de chumbo-ácido líquidas, mais comumente usadas como baterias de automóveis. Essas baterias podem fornecer muita energia (como na partida a frio de um carro), mas contêm materiais perigosos, incluindo chumbo e ácido sulfúrico, que é usado como eletrólito. Este tipo de bateria deve ser descartado com cuidado para não poluir o meio ambiente ou causar danos físicos a quem as manuseia.

O objetivo da tecnologia de bateria atual é criar uma bateria que possa igualar ou melhorar o desempenho das baterias LiOn, mas sem o alto custo associado à sua produção. Dentro da família de íons de lítio, os esforços têm se concentrado em adicionar ingredientes adicionais para aumentar a eficácia da bateria enquanto reduz o preço. Por exemplo,   arranjos de lítio-cobalto (LiCoO2) agora são encontrados em muitos telefones celulares, laptops, câmeras digitais e produtos vestíveis. As  células de lítio-manganês (LiMn2O4) são mais comumente usadas para ferramentas elétricas, instrumentos médicos e motores elétricos, como os encontrados em veículos elétricos.

Atualmente, há equipes conduzindo  capacidade do  que uma bateria LiOn típica. Essas baterias literalmente “respirariam” o ar usando oxigênio livre para oxidar o ânodo. Embora essa tecnologia pareça promissora, há uma série de problemas tecnológicos, incluindo um rápido aumento de subprodutos que diminuem o desempenho e o problema de “morte súbita” em que a bateria para de funcionar sem aviso prévio.

As baterias de metal de lítio também são um desenvolvimento impressionante, prometendo quase quatro vezes mais eficiência energética do que a atual tecnologia de baterias de carros elétricos. Esse tipo de bateria também é muito mais barato de produzir, o que reduzirá o custo dos produtos que as utilizam. As questões de segurança, no entanto, são uma grande preocupação, pois essas baterias podem superaquecer, causar incêndio ou explodir se danificadas. Outras novas tecnologias que estão sendo trabalhadas incluem lítio-enxofre e silício-carbono, mas essas células ainda estão nas fases iniciais de pesquisa e ainda não são comercialmente viáveis. Existem também vários desenvolvimentos ocorrendo em torno das baterias movidas a energia solar.

Investindo em tecnologia de bateria

Se e quando a tecnologia de bateria decolar nessas novas e estimulantes direções, ela reduzirá o custo de produção de produtos eletrônicos de consumo e de veículos elétricos, como os produzidos pela Tesla Motors ( gigafactory ‘ para não apenas produzir mais veículos, mas também produzir suas próprias baterias LiOn internamente, em conjunto com a gigante japonesa de eletrônicos Panasonic (ADR: PCRFY). Ao resolver o problema da produção da bateria em suas próprias mãos, a Tesla pode ter encontrado uma ótima maneira de obter exposição de investimento tanto em carros elétricos quanto em tecnologia de baterias.

O mercado de tecnologia de bateria é um tanto míope com novas tecnologias, desenvolvimentos e parcerias que impulsionam a indústria para frente. O “Relatório das 20 maiores empresas fabricantes de baterias de íon-lítio de 2018 ” da Visiongain fornece uma grande quantidade de informações sobre o mercado de tecnologia de bateria e seus principais fabricantes. As empresas no relatório incluem o seguinte:

•  A123 Systems Inc.
•  Automotive Energy Supply Corporation (AESC)
•  Aviation Industry Corporation of China (AVIC)
•  BYD Company Ltd.
•  CBAK Energy Technology Inc.
•  Comtemporary Amperex Technology Ltd (CATL)
•  GS Yuasa Corporation
•  Hefei Guoxuan Power Energy Co. de alta tecnologia, Ltd
•  Hitachi Chemical Co., Ltd.
•  Johnson Controls International Plc.
•  LG Chem
•  Microvast Inc.
•  Panasonic Corporation
•  Baterias Saft
•  Samsung SDI Co. Ltd.
•  TDK Corporation / Amperes Technology Ltd (ATL)
•  Tesla Inc.
•  Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co., Ltd.
•  Tianneng Power International Ltd
•  Toshiba Corporation