Baterias de íons de lítio diferem em termos de risco

Da pv magazine USA

A implantação de baterias de íons de lítio está se proliferando exponencialmente nos Estados Unidos. Hoje, todos os telefones, ferramentas elétricas e veículos elétricos vêm com uma bateria de lítio, sem mencionar os cerca de 100 GWh de baterias de lítio operando em grandes projetos.

Isso vem preocupando os consumidores. À medida que a tendência de armazenamento de energia cresce, histórias se espalham pela mídia sobre baterias de íons de lítio pegando fogo e até explodindo. É uma preocupação válida e já passou da hora de os consumidores entenderem a verdade sobre as baterias de íons de lítio.

O ponto mais importante e que é desconhecido ou omitido em cada uma das cem histórias que se encontra online sobre incêndios de veículos elétricos, utilitários e baterias domésticas, é que o termo “íon de lítio” é abrangente, já que não descreve um tipo específico de bateria. Existem mais de uma dúzia de produtos químicos de baterias de íons de lítio. Seis deles conseguiram sair do laboratório. Três deles podem ser encontrados no mercado. Dois deles são incrivelmente comuns, e as diferenças entre eles são tão substanciais que compará-los daria um excelente material sobre o assunto.

Lítio níquel manganês (NMC)

A primeira química é o óxido de cobalto de lítio níquel manganês ou NMC. Até meados de 2020, estes eram os líderes de mercado entre as baterias de lítio. Em 2022, elas ainda representavam cerca de 60% do market share. No entanto, depois de tantos incêndios de baterias, em grande parte não relatados, nos primeiros modelos de veículos elétricos (EVs), e a subsequente mudança da Tesla e de alguns outros grandes fabricantes de veículos elétricos para o uso exclusivo da química de fosfato de ferro de lítio (LFP) no ano passado, a tendência é esses incêndios diminuam pela metade rapidamente.

A NMC tem uma densidade de energia aproximadamente 10% maior do que a LFP, dependendo do fabricante. Além disso, são significativamente mais leves do que LFP em peso por kWh. E esse foi o motivo de sua adoção precoce pela indústria. No entanto, a falta de registro de segurança, o tempo de vida útil e o custo crescente do material dos NMCs tornaram a LFP a escolha preferida de quase todos os setores da indústria no último ano.

Os perigos do íon de lítio, sobre os quais o público tem sido tão repetidamente alertado, são quase exclusivamente os perigos do NMC.

Com as altas temperaturas batendo recordes todos os anos na maior parte do país, chegando a 110° (43°C) e até mesmo 120°F (48°C), patamares agora quase comuns em regiões que nunca tinham presenciado tamanho calor antes dos anos 2000.

Com a maior parte da rede do país sofrendo de infraestrutura insuficiente e decadente, juntamente com o aumento da demanda por ar-condicionado em clima quente, uma “tempestade perfeita” é criada muito mais comumente agora, que as baterias NMC conectadas às redes das distribuidoras são chamadas a exportar suas capacidades máximas de energia justamente durante as temperaturas mais altas.

Os pedidos de evacuação em resposta ao maior risco desses incidentes, além dos riscos de explosão nas imediações, são emitidos pelos bombeiros porque as emissões de gases durante um evento de ruptura de células NMC são extremamente tóxicas, contendo vários gases de flúor, bem como cenosferas de cobalto e manganês bem acima dos limites tóxicos.

Fosfato de ferro de lítio (LFP)

LFP ou fosfato de ferro de lítio, também conhecido como LiFePO4, é uma química completamente diferente. Com uma temperatura de escoamento térmico muito mais alta, (cerca de 20° C mais alta, dependendo da fabricação), o potencial de ruptura celular devido à fuga térmica está bem fora das condições normais de operação, mesmo nos dias mais quentes.

Além disso, (e parece óbvio, mas ainda deve ser mencionado) o ferro não queima como o manganês. Incêndios reais devido a falha de bateria, nas raras ocasiões em que ocorrem, são limitados a fios e, às vezes, placas de circuito do sistema de gerenciamento de bateria (BMS). Supondo que o invólucro da bateria esteja em conformidade com os padrões NEMA ou IP, os incêndios celulares não podem escapar do case, a menos que estes tenham sido perfurados.

Além disso, as descobertas de vários experimentos onde a explosão celular é forçada, usando cromatografia gasosa, confirmaram que a liberação de gases durante um evento de ruptura celular são de longe os menos tóxicos das três químicas comuns de lítio, não contendo aerossóis de metais de transição, em contraste com o NMC.

Se a descarbonização da infraestrutura energética dos EUA dentro de nossa geração é um objetivo real, e não apenas uma promessa vazia de ciclo eleitoral, então a implantação contínua de baterias LiFePO4 em conjunto com a rápida implantação contínua de recursos renováveis solares e hídricos é absolutamente primordial.

Não façamos mais injustiça ao público divulgando termos genéricos como “baterias de íons de lítio” que, por falta de distinção, estão nos afastando da solução LFP que ainda pode oferecer uma pequena chance de sucesso, por medo da implantação precoce do NMC que até mesmo os mercados que buscam o lucro em primeiro lugar, admitiram ser provavelmente uma má ideia.