A história seguinte é a primeira de uma série de duas partes e analisa os limites da inovação em baterias de iões de lítio. A segunda parte da série vai desembrulhar o futuro da química das baterias durante a próxima década.
As baterias de iões de lítio de corrente principal, agora impulsionando um mercado em rápida expansão para veículos eléctricos, eram uma proposta de preço há apenas uma década. As baterias de íon-lítio custaram US$ 1.183 por quilowatt hora em 2010; nove anos depois, o preço havia caído quase dez vezes para US$ 156/kWh em 2019, segundo dados da BloombergNEF.
O ritmo da queda do custo pegou os especialistas em baterias desprevenidos, incluindo o analista James Frith, chefe de armazenamento de energia da BloombergNEF. “Eles têm descido mais rápido do que eu previ a cada ano”, disse Frith. “Isso é certamente surpreendente.”
Rebecca Ciez, uma pós-doutora no Centro Andlinger de Energia e Ambiente da Universidade de Princeton, que pesquisa os custos das baterias, concordou. “A queda mais recente é bastante dramática”, disse Ciez. “É surpreendente como o mercado mudou tão rapidamente”
Experts apontaram o impulso na expansão da produção como razão para a queda dos preços, bem como para a inovação incremental na química das baterias. Os fabricantes têm-se desviado de alguns ingredientes de bateria mais caros, como o cobalto, à medida que aumentam o design das baterias de níquel, que se têm tornado mais baratas de produzir à medida que as fábricas se expandem.
Ciez observou que há uma década atrás, o mercado de veículos eléctricos estava a ser pressionado para construir carros e camiões em locais onde as emissões de carbono começavam a ser reguladas, como na Califórnia. “Então você tinha esses carros de conformidade onde os fabricantes diziam: ‘OK, temos que tornar esse RAV4 elétrico'”, disse Ciez, usando um carro movido a combustível fóssil como exemplo. “E assim eles apenas juntavam um monte de baterias de laptop que estavam prontamente disponíveis”
Desde então, o setor de baterias fez enormes progressos na redução de custos, ajustando materiais nas baterias para usar metais mais baratos e menos questionáveis do ponto de vista ético, ao mesmo tempo em que captava economias de escala.
US$100/kWh é o Santo Graal
Os fabricantes estão se aproximando de um ponto em que os veículos elétricos atingirão a paridade de custos com seus primos movidos a combustível fóssil a cerca de US$100/kWh, ou talvez um pouco menos, disseram os especialistas. Esse preço é amplamente visto como um ponto de viragem no setor, onde os consumidores deixarão de considerar os veículos elétricos como opções mais caras.
BloombergNEF prevê custos de bateria inferiores a US$ 100/kWh em 2024 e atingindo cerca de US$ 60/kWh até 2030, disse Frith. Da mesma forma, os analistas de Bernstein projetaram 2024 como o ano em que os veículos elétricos convencionais atingem a paridade de custos com os veículos a gás e diesel, enquanto os líderes do setor de veículos elétricos podem chegar ao mesmo ponto até 2022 ou 2023.
Embora isso seja conseguido sem grandes inovações nas baterias de íon-lítio, a tecnologia de íon-lítio maduro está se aproximando rapidamente dos limites do quanto pode ser melhorado, disseram especialistas ao S&P Global Market Intelligence. Um químico de baterias, um dos principais cientistas de baterias de iões de lítio que realizou pesquisas para um grande fabricante de veículos eléctricos que depende da tecnologia, disse que as baterias de iões de lítio começaram a maximizar em certas frentes, como o preço, densidade de energia e velocidade de carregamento.
“Não há nenhum impulso gigantesco vindo junto”, disse o químico. Do seu ponto de vista, melhorias incrementais podem ser suficientes para satisfazer os consumidores, enquanto quaisquer rotações das baterias a partir de tecnologias não comprovadas permanecem anos fora.
“Você pode se sair muito bem com baterias de íons de lítio hoje”, disse ele. “E ao ajudar a baixar o custo – isso vai melhorar a penetração no mercado de toda a tecnologia”
Venkat Viswanathan, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Carnegie Mellon, concordou que a tecnologia está se aproximando dos seus limites. Ele espera que os preços das baterias de iões de lítio ainda possam diminuir em cerca de 20% e 30%, mas que provavelmente não ficarão muito mais baratos.
“Estamos a aproximar-nos rapidamente dos limites dos custos das matérias-primas”, disse Viswanathan.