Baterias de Fosfato de Ferro-Lítio Ganham Força no Mercado de Veículos Elétricos

A tecnologia de baterias para veículos elétricos continua a avançar rapidamente, com o surgimento de várias químicas de íons de lítio — desde óxido de cobalto e lítio (LCO) e óxido de manganês e lítio (LMO) até óxido de níquel, cobalto e alumínio e lítio (NCA). Essas baterias são tipicamente nomeadas após os seus materiais de cátodo, onde os íons de lítio fluem durante a descarga. Mas por que os EVs precisam de tantos tipos de baterias?

Diferentes formulações de baterias otimizam métricas de desempenho específicas — seja a vida útil da bateria, a velocidade máxima de carregamento ou a densidade de energia. A escolha depende em grande parte dos requisitos da aplicação. Por exemplo, as baterias LMO apresentam resistência interna extremamente baixa para carregamento rápido, mas vida útil mais curta. Atualmente, as baterias de níquel, manganês e cobalto (NMC) e NCA dominam o setor de VE, equilibrando níquel e cobalto para aumentar a longevidade e a densidade de energia. No entanto, as baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP) estão surgindo como uma alternativa formidável.

Com a fórmula química LiFePO₄ (lítio, ferro, fosfato), as baterias LFP oferecem benefícios distintos em comparação com as contrapartes NMC e NCA:

• Eficiência de Custos: Os custos de produção de LFP são significativamente menores (~$98,50/kWh vs. $120,30 para NCA), tornando potencialmente os EVs mais acessíveis.
• Vida Útil Prolongada: As baterias LFP suportam mais ciclos de carga, levando a Tesla a recomendar 100% de carregamento (vs. 80% para baterias à base de níquel).
• Resiliência ao Carregamento Rápido: Sua estrutura cristalina 3D suporta melhor o carregamento de alta voltagem/calor do que as baterias NMC/NCA.
• Segurança: O limiar de fuga térmica da LFP (270°C) excede em muito o da NMC (210°C) e NCA (150°C), reduzindo os riscos de incêndio.
• Sustentabilidade: A composição sem cobalto/níquel reduz as emissões de carbono em 15-25% e evita práticas de mineração controversas.

As fortes ligações Fe-PO da LFP resistem à liberação de oxigênio sob estresse (curtos-circuitos, superaquecimento), evitando a fuga térmica de forma mais eficaz do que as baterias à base de cobalto.

Apesar das vantagens, as baterias LFP apresentam compromissos:

• Menor Densidade de Energia: Os pacotes LFP armazenam ~30% menos energia do que os equivalentes NCA, exigindo baterias maiores/mais pesadas para uma autonomia equivalente.
• Limitações em Clima Frio: Abaixo de -20°C (-4°F), as baterias LFP exibem carregamento mais lento devido à condutividade reduzida e à difusão de íons de lítio.

A Tesla fez a transição dos modelos Standard Range para LFP em 2021 (China) e 2022 (EUA). A Ford planeja a adoção de LFP para o Mustang Mach-E europeu e modelos F-150 selecionados até 2024. A Rivian implementará LFP primeiro em vans de entrega da Amazon, seguido por caminhões de alcance padrão. O Chevy Bolt EV redesenhado da General Motors e os modelos 2025 da BMW também utilizarão a tecnologia LFP.

Observações dos modelos Tesla revelam:

• As baterias LFP atingem picos em temperaturas mais altas (~70°F vs. ~60°F da NCA) para uma autonomia ideal.
• Os Modelos 3 Standard Range (LFP) atingem as autonomias classificadas pela EPA de forma mais consistente do que as variantes Long Range/Performance.

Estudos mostram que os ciclos LFP duram 2 a 4 vezes mais do que as baterias NMC, com degradação mínima do carregamento total.

Sim — seu limiar de fuga térmica mais alto (270°C vs. 150°C da NCA) reduz significativamente os riscos de incêndio, embora os incêndios de baterias de lítio permaneçam extremamente raros.

Embora a Tesla recomende cargas completas para LFP devido à sua resiliência, manter a carga em 80-85% ainda otimiza a longevidade para todas as baterias de íons de lítio.

A velocidade de carregamento diminui em temperaturas abaixo de zero sem pré-condicionamento, embora as atualizações de gerenciamento térmico possam mitigar isso.

Sim — eliminar o cobalto/níquel reduz a dependência de operações de mineração com preocupações humanitárias e apoia as cadeias de suprimentos domésticas.