Empresa de energia inventa nova bateria 90% mais barata que a de íon de lítio

Hideaki Horie (ao centro) iniciou sua carreira na Nissan em 1985 e mais tarde foi nomeado pesquisador sênior no centro de pesquisa da empresa. Ao seu lado, seus maiores investidores na fundação da empresa APB.

As baterias de íon de lítio desempenham um papel central no mundo da tecnologia, alimentando tudo, de smartphones a carros inteligentes, e uma das pessoas que ajudou a comercializá-las diz que tem uma maneira de reduzir os custos de produção em massa em 90% e melhorar significativamente sua segurança.

Hideaki Horie, anteriormente pesquisador da Nissan Motor Co., fundou a APB Corp. com sede em Tóquio em 2018 para fabricar "baterias totalmente poliméricas" - daí o nome da empresa (All-Polymer Batteries). No início deste ano, a empresa recebeu apoio de um grupo de empresas japonesas que inclui a empreiteira geral Obayashi Corp., fabricante de equipamentos industriais Yokogawa Electric Corp. e fabricante de fibra de carbono Teijin Ltd.

"O problema de fabricar baterias de lítio agora é que fabricam dispositivos como semicondutores", disse Horie em entrevista. "Nosso objetivo é torná-lo mais parecido com a produção de aço".

A fabricação de uma célula, a unidade básica de cada bateria, é um processo complicado que requer condições de sala limpa - com câmaras de ar para controlar a umidade, filtragem constante do ar e precisão exata para evitar a contaminação de materiais altamente reativos. A configuração pode ser tão cara que alguns dos principais players, como a LG Chem Ltd. da Coréia do Sul, a CATL da China e a Panasonic Corp. do Japão gastam bilhões de dólares para construir uma fábrica adequada.

A inovação de Horie é substituir os componentes básicos da bateria - eletrodos revestidos de metal e eletrólitos líquidos - por uma construção de resina. Ele diz que essa abordagem simplifica drasticamente e acelera a fabricação. Ele permite que as folhas de bateria de 10 metros de comprimento possam ser empilhadas umas sobre as outras para aumentar a capacidade, disse ele. É importante ressaltar que as baterias à base de resina também são resistentes ao fogo quando perfuradas.

Em março, a APB levantou 8 bilhões de ienes (US $ 74 milhões), o que é minúsculo para os padrões mais amplos do setor, mas será suficiente para equipar totalmente uma fábrica para a produção em massa prevista para começar no próximo ano. Horie estima que os fundos levarão sua fábrica na região central do Japão a uma capacidade de 1 gigawatt-hora até 2023.

As baterias de íon de lítio percorreram um longo caminho desde que foram comercializadas, quase três décadas atrás. Eles duram mais, consomem mais energia e custam 85% menos do que há dez anos. Mas a segurança continua sendo um problema e as baterias têm sido a causa de incêndios, desde os carros da Tesla Inc. até os jatos Dreamliner da Boeing Co. e os smartphones da Samsung Electronics Co.

"Do ponto de vista da física, a bateria de íons de lítio é o melhor aquecedor que a humanidade já criou", disse Horie.

Em uma bateria tradicional, um furo pode criar um surto medindo centenas de amperes, várias vezes a corrente de eletricidade fornecida a uma casa comum. As temperaturas podem disparar até 700°C. A bateria da APB evita essas condições cataclísmicas usando o design bipolar, eliminando os gargalos de energia atuais e permitindo que toda a superfície da bateria absorva surtos.

"Devido aos muitos incidentes, a segurança está no topo da indústria", disse Mitalee Gupta, analista sênior de armazenamento de energia da Wood Mackenzie. "Isso pode ser um avanço tanto para aplicações de armazenamento quanto para veículos elétricos, desde que a empresa seja capaz de expandir rapidamente."

Mas a tecnologia não deixa de ter suas deficiências. Os polímeros não são tão condutores quanto o metal e isso pode afetar significativamente a capacidade de carga da bateria, de acordo com Menahem Anderman, presidente da Total Battery Consulting Inc., com sede na Califórnia. Uma desvantagem do design bipolar é que as células são conectadas lado a lado em uma série, dificultando o controle de indivíduos, disse Anderman. Ele também questionou se a economia de custos será suficiente para competir com os operadores históricos.

"O capital não está matando o custo de uma bateria de íons de lítio", disse Anderman. “O íon de lítio com eletrólito líquido continuará sendo a principal aplicação por mais 15 anos ou mais. Não é perfeito e não é barato. "

Horie reconhece que a APB não pode competir com gigantes de baterias que já estão se beneficiando de economias que investiram bilhões. Em vez de mirar no setor automotivo, a APB se concentrará primeiro nas baterias para serem usadas em prédios, escritórios e usinas de energia.

Esse mercado valerá US $ 100 bilhões até 2025 em todo o mundo, mais de cinco vezes seu tamanho no ano passado, segundo estimativas de Wood Mackenzie. Somente os EUA - que, juntamente com a China, serão a principal fonte de aumento da demanda de armazenamento de energia - provavelmente terão um aumento de 10 vezes, para US $ 7 bilhões no período.

Horie, 63 anos, começou com as baterias de íon-lítio no começo. Em fevereiro de 1990, no início de sua carreira na Nissan, ele iniciou a pesquisa incipiente da montadora sobre veículos elétricos e híbridos. Algumas semanas depois, a Sony Corp. chocou o setor, que estava apostando na tecnologia de hidreto de níquel, ao anunciar planos de comercializar uma alternativa de íons de lítio. Horie diz que viu imediatamente a promessa e pediu que as duas empresas combinassem esforços de pesquisa no mesmo ano.

Em 2000, no entanto, a Nissan estava desistindo de seu negócio de baterias, tendo sido resgatada pela Renault SA. Horie teve uma chance de convencer seu novo chefe Carlos Ghosn de que os veículos elétricos valiam a pena. Após uma apresentação de 28 minutos, Ghosn visivelmente animado proclamou o trabalho de Horie como um investimento importante e iluminou o projeto. O Nissan's Leaf se tornaria o veículo elétrico mais vendido por uma década.

Horie teve a ideia da bateria de polímero ainda na Nissan, mas não conseguiu apoio institucional para torná-la real. Em 2012, durante um período de ensino na Universidade de Tóquio, ele foi abordado pela Sanyo Chemical Industries Ltd., conhecida por seus materiais superabsorventes usados ​​em fraldas. Juntos, os dois desenvolveram a primeira bateria do mundo usando um polímero de gel condutor. Em 2018, Horie fundou a APB e a Sanyo Chemical se tornou um de seus primeiros investidores.

A APB já alinhou seu primeiro cliente, uma grande empresa japonesa cujo nicho e produtos de alto valor agregado vendem principalmente no exterior, disse Horie. Ele se recusou a dar mais detalhes e disse que a APB planeja fazer o anúncio já em agosto.

"Esta será a prova de que nossas baterias podem ser produzidas em massa", disse Horie. “Os fabricantes de baterias se tornaram montadores. Estamos colocando a química de volta no papel principal. ”