Como liderar

A corrida global para produzir baterias suficientes para aplicações de armazenamento de energia está apenas começando a ganhar velocidade. Embora muitas startups de baterias estejam investindo em P&D e produção de química de lítio, empresas mais novas e mais estabelecidas, com longa experiência em baterias de chumbo-ácido, também estão fazendo avanços tecnológicos em materiais e designs para acompanhar a demanda.

Para muitos adotantes de sistemas de armazenamento de energia, a maior vantagem do armazenamento em bateria à base de chumbo-ácido pode ser que o custo inicial de instalação é muito menor – alguns dizem 40% a 50% – do que o custo dos sistemas à base de lítio. Um custo inicial mais baixo significa que mais sistemas de armazenamento de energia residenciais e comerciais serão implementados, o que acelera as taxas de adoção.

No entanto, este custo mais baixo para sistemas chumbo-ácido é muitas vezes contrabalançado com a necessidade de mais manutenção e um ciclo de vida mais curto. Podem ser necessárias duas ou mais baterias de chumbo-ácido no lugar de cada bateria de lítio em um sistema de armazenamento residencial ou comercial. Somente o tempo e alguns anos de documentação real sobre o desempenho do lítio dirão qual será a verdadeira relação entre o chumbo e o lítio durante a vida útil.

Boas notícias para a química do chumbo-ácido incluem avanços recentes no uso de carbono em nanoescala na construção das chamadas baterias de carbono-chumbo-ácido, que estão reduzindo os requisitos de volume de ácido e a frequência de manutenção, ao mesmo tempo que prolongam a vida útil do ciclo.

Os nanorrevestimentos de carbono, talvez o principal avanço de materiais para baterias de chumbo-ácido, geram ganhos substanciais de desempenho de recarga. Por exemplo, as baterias bipolares GreenSeal da Advanced Battery Concepts podem recarregar duas vezes mais rápido que as baterias de armazenamento de chumbo padrão, fornecer maior potência e oferecer um ciclo de vida aumentado em cerca de 300% em comparação com as baterias de armazenamento de chumbo convencionais, de acordo com o CEO Edward Shaffer.

Da mesma forma, os modelos premium de chumbo-ácido inundado Série 5000 da Rolls Battery, projetados para uso residencial para armazenamento de energia em grande escala, apresentam estrutura de placa rígida para serviço pesado, um design exclusivo de caixa modular de célula dupla e podem executar mais de 7.000 ciclos em um Profundidade de descarga de 20% e 5.000 ciclos a um nível de descarga próximo de 50%.

“A adição do aditivo de nanocarbono Advanced NAM proprietário da Rolls na estrutura da placa negativa dos modelos de chumbo-ácido inundado aumenta a aceitação geral da carga e reduz as temperaturas de carga, oferecendo melhorias de 10-15% na eficiência de carga, exigindo tempos de carga mais curtos e melhor desempenho em condições de estado de carga parcial (PSOC)”, afirma Jeff Myles, gerente de marketing da Rolls Battery Engineering.

O uso de silício no projeto de baterias de chumbo também oferece grandes benefícios de desempenho. “As baterias avançadas AGM (Absorbent Glass Mat) que trocam as grades de chumbo por novos materiais ativos têm várias vantagens sobre o íon de lítio ou o chumbo convencional”, diz o CEO da Gridtential, John Barton. As placas wafer de silício, quando empilhadas e seladas, podem eliminar a densidade de corrente não uniforme, aumentar a utilização de material, aliviar mecanismos de falha e melhorar o desempenho da eletroquímica de chumbo convencional, indica a empresa.

“As baterias bipolares de silício têm custo mais baixo. Elas têm um ciclo de vida muito mais longo e permitem uma descarga mais profunda do que as baterias de chumbo – normalmente limitada a cerca de 50% de descarga”, diz Barton. As baterias bipolares utilizam um eletrodo que é um cátodo e um ânodo ao mesmo tempo.

“Uma descarga mais profunda significa que são necessárias menos baterias. O longo ciclo de vida significa que serão necessárias menos substituições de bateria. Tudo isso se traduz em um menor custo de propriedade ao longo da vida”, avalia Barton.

A segurança também está avançando com novos designs de chumbo-ácido, evitando o risco de incêndio das baterias de lítio. “As baterias bipolares de silício requerem menos componentes eletrônicos de gerenciamento de bateria e gaiolas à prova de fogo. Quando você precisa de menos componentes eletrônicos para rastrear e relatar a temperatura e a integridade das células da bateria, isso economiza custos e complexidade”, observa Barton.

O peso também está diminuindo para novos designs de chumbo-ácido, o que é útil para instaladores que podem preferir baterias menores a menos baterias mais pesadas.