QuantumScape Osprey: 1.000 ciclos a pressão ambiente mudam tudo

De poucos em poucos meses surge uma manchete prometendo densidades energéticas impossíveis e carregamentos em cinco minutos, para depois descobrir que a letra miúda exige condições de laboratório que jamais entrariam no chassi de um automóvel convencional.

Por isso, o último relatório técnico da QuantumScape sobre sua nova plataforma Osprey merece uma leitura atenta. Frente ao ruído habitual do setor, o número destacado é conseguir 1.000 ciclos completos retendo 80% de sua capacidade a 1 atmosfera de pressão.

O grande obstáculo silencioso das células de sulfeto

Para entender por que uma simples atmosfera é uma notícia importante nos carros elétricos, é preciso olhar o que exige a química de sulfetos que fabricantes como Toyota, Samsung SDI ou BYD investigam. Esse tipo de eletrólito sólido precisa de um contato íntimo e contínuo entre suas partículas para permitir que os íons de lítio se movam sem fricção destrutiva. No laboratório, esse contato é alcançado comprimindo a célula com prensas mecânicas gigantes.

A própria QuantumScape ilustra a magnitude do problema com clareza: submeter uma célula padrão de 10 por 24,2 centímetros a uma pressão de 20 atmosferas equivale a exercer cerca de 5.000 kg de força contínua, o peso de três carros médios descansando sobre uma única célula. Se trasladarmos essa exigência a um pacote de baterias completo com centenas de células, o fabricante se vê obrigado a projetar uma estrutura de placas de aço maciço e tirantes de sustentação que adicionam um peso descomunal, roubam espaço útil e disparam os custos de fabricação.

Em muitos laboratórios se trabalha habitualmente a pressões de 30 a mais de 100 atmosferas, e até anúncios recentes da chinesa FAW apresentavam como um grande sucesso ter conseguido que células de grande formato operassem a 50 atmosferas. Um projeto que dependa de tais mordazas mecânicas dificilmente chegará a um carro de rua a um preço razoável.

O que realmente testou a QuantumScape no laboratório

A arquitetura Osprey propõe uma solução híbrida em relação aos materiais. A QuantumScape mantém seu conhecido separador cerâmico frente ao ânodo de lítio metálico e adiciona um católito sólido de sulfeto no cátodo. Segundo os dados analisados pela Electrek a partir do documento técnico da QuantumScape, uma célula de duas camadas com um cátodo de 50 por 65 milímetros completou 1.000 ciclos de carga e descarga a 1C e 30ºC mantendo 80% de capacidade, funcionando a essa pressão ambiente de uma única atmosfera.

[FOTO 1 · Legenda: Plataforma Osprey da QuantumScape alcança 1.000 ciclos completos funcionando a pressão ambiente. · Alt: Infografia técnica comparativa sobre pressão requerida e métricas da QuantumScape Osprey junto a um carro elétrico em carga.]

A carga do cátodo utilizada nesse teste foi de 5,5 mAh/cm², um número perfeitamente alinhado com as células comerciais atuais. No entanto, é preciso ser claro sobre o que ainda falta demonstrar. Esse teste foi realizado em uma célula pequena de apenas duas camadas, cuja capacidade calculada gira em torno de 0,3 a 0,4 Ah, muito longe dos 5 Ah que entrega sua célula piloto QSE-5.

Os demais dados publicados também exigem manter os pés no chão:

• Carregamento em 5 minutos de 10% a 80%: foi conseguido a uma taxa de 10C, mas requereu aquecer a célula a 80ºC, uma temperatura bem acima do pré-condicionamento térmico habitual de qualquer veículo na estrada.
• Funcionamento no frio a -20ºC: demonstrou reter 68% de sua capacidade ambiente, mas em uma célula minúscula de uma única camada de 21 por 21 milímetros e a um regime de descarga muito lento (C/3).
• Densidade projetada de 1.100 Wh/L: é uma estimativa futura para cátodos com 10 mAh/cm². O teste preliminar que sustenta essa ideia foi feito em uma célula tipo botão durante apenas 100 ciclos e a 3 atmosferas.

Uma virada estratégica em direção à produção aberta

Além dos números de laboratório, o movimento encerra uma decisão industrial relevante. A QuantumScape oferece Osprey como uma plataforma aberta: os fabricantes de automóveis podem utilizar o cátodo de sulfeto patenteado pela QuantumScape ou integrar seus próprios cátodos sólidos desenvolvidos internamente. A QuantumScape assegura ter testado já células funcionais com cátodos fornecidos por seus próprios clientes do setor automotivo.

Conseguir que o eletrólito sólido funcione sem necessidade de empacotar o carro em uma prensa hidráulica é o passo lógico que separa um experimento vistoso de um componente automotivo real. A QuantumScape ainda precisa escalar essas células pequenas de duas camadas para formatos multicamadas de grande capacidade comercial, mas demonstrar 1.000 ciclos a pressão ambiente marca, finalmente, uma direção técnica que faz sentido no mundo real.

Imagem de cabeçalho e infografia geradas por IA

* Esta notícia é uma tradução por IA do conteúdo original. Motenic.com faz parte do Motor.es.

Fuente: Electrek