As lições e limitações do lítio

Antes que o Modelo T da Ford tornasse os veículos movidos a gasolina onipresentes em nossa sociedade, os carros elétricos eram preferidos pelos consumidores exigentes por sua falta de emissões nocivas. Agora, o retorno do EV não é apenas iminente - é praticamente um imperativo. À luz de regulamentos mais rígidos sobre emissões de gases de efeito estufa e vários estados proibindo a venda futura de carros movidos a petróleo, as vendas de veículos elétricos aumentaram rapidamente nos últimos anos, e os dados mostram que aqueles que fazem a troca não estão olhando para trás.

Para acompanhar a maior demanda por carros elétricos, as baterias que alimentam esses veículos precisam ser seguras, acessíveis e prontamente adquiridas. As baterias de íon de lítio (Ii-ion) têm sido a escolha certa para a tecnologia de energia limpa até agora, graças à sua densidade de energia, mas não são uma solução perfeita. O fornecimento de matérias-primas para essas baterias é controlado por um punhado de países propensos à volatilidade geopolítica, enquanto a demanda cresceu em uma variedade de aplicações, desde eletrônicos de consumo até a rede elétrica.

As baterias de íons de lítio também apresentam preocupações com incêndios, aumento de preços relacionados à instabilidade da cadeia de suprimentos e consequências ambientais em torno de sua produção. O mundo precisa de uma bateria densa de energia e de alto desempenho para continuar reduzindo as emissões de carbono produzidas pelo homem em todos os setores, mas confiar na tecnologia de íons de lítio como um meio para esse fim pode limitar nosso potencial de mudança.

À medida que as baterias de íon-lítio se tornam mais onipresentes como fonte de energia, também aumentam os relatórios sobre seus riscos de segurança - ou seja, incêndios causados ​​por fugas térmicas. Estão surgindo notícias de baterias de scooters elétricas superaquecendo e incendiando residências multifamiliares e prédios de apartamentos, matando os residentes dentro. Só a cidade de Nova York teve 216 incêndios de bateria no ano passado e pelo menos 24 casos em janeiro e fevereiro deste ano.

Uma recapitulação sobre por que os incêndios de baterias de íon-lítio são tão letais: antes que uma célula de bateria em fuga térmica realmente pegue fogo, ela libera gases inflamáveis, como fluoreto de hidrogênio e monóxido de carbono. Esses vapores tóxicos podem penetrar em um edifício por horas antes do momento da combustão. Eles geralmente causam uma explosão quando pegam fogo, e leva apenas milissegundos para o incêndio subseqüente envolver um edifício.

As instalações do sistema de armazenamento de energia de bateria residencial (BESS) aumentaram 200% anualmente de 2014 a 2018, de acordo com a Agência Federal de Gerenciamento de Emergências do Departamento de Segurança Interna dos EUA. À medida que as baterias de íons de lítio se tornam mais comuns em residências movidas a energia solar, há um risco maior de acidentes como resultado de um incêndio descontrolado. Bombeiros nos Estados Unidos já veem os incêndios em baterias de íon-lítio como um problema significativo e crescente - se tais incidentes continuarem, os consumidores serão desincentivados a investir em armazenamento residencial de baterias porque percebem os riscos como muito grandes.

Para aplicações de rede elétrica, as ramificações de baterias de íons de lítio com defeito vão além das preocupações de segurança. As baterias de íons de lítio estão sendo cada vez mais usadas em sistemas de energia renovável, incluindo energia solar e eólica, para armazenar energia gerada durante períodos de alta geração e fornecê-la quando há pouca ou nenhuma geração. Incêndios de baterias em usinas de energia em todo o mundo resultaram em perdas financeiras significativas e danos à infraestrutura, impedindo a transição para energia renovável. Um incêndio recente na Califórnia resultou em um fechamento parcial da Rodovia 1 e um pedido de abrigo no local por sete milhas quadradas ao norte do contêiner de armazenamento em chamas.

Os veículos elétricos são uma das aplicações mais promissoras da tecnologia de íons de lítio para reduzir as emissões de carbono produzidas pelo homem, mas sabe-se que as baterias dos veículos elétricos explodem em chamas sem aviso prévio. E como as várias células podem estar em diferentes estágios de fuga térmica, as baterias de íon-lítio podem pegar fogo novamente horas ou dias depois que as primeiras chamas foram extintas e o perigo aparentemente passou.