Não existe uma solução única quando o assunto são baterias, especialmente aquelas usadas em aplicações automotivas.

Nos veículos elétricos, as montadoras utilizam diferentes químicas, formatos de células e arquiteturas de pacotes, sempre equilibrando custo, autonomia e desempenho — de forma semelhante ao que acontece com motores a combustão, que vão de simples quatro-cilindros aspirados a potentes V8 turbo. Mas, para quem acompanha o tema de forma mais casual ou está apenas começando a se interessar por veículos elétricos, como entender tantas siglas e tecnologias diferentes?

Para quem quer se aprofundar no universo das baterias de EVs, reunimos abaixo um panorama das principais químicas que equiparam os primeiros elétricos, as que movem os modelos atuais e aquelas que devem moldar o futuro da tecnologia. Vamos lá.

Chumbo-ácido

Foto de: Photopea

As baterias de chumbo-ácido são as mais antigas entre as recarregáveis ainda em uso amplo. São baratas, confiáveis e fáceis de reciclar. A bateria de 12 volts do seu carro a combustão — e também a de um carro elétrico — é, há décadas, desse tipo.

O problema é o peso elevado e a baixa densidade energética, o que as torna inadequadas para veículos elétricos modernos. Hoje, elas são usadas quase exclusivamente para funções auxiliares, como iluminação interna, vidros elétricos e sistemas multimídia.

No fim dos anos 1990, o GM EV1 de primeira geração chegou a utilizar baterias de chumbo-ácido, antes de a General Motors migrar para níquel-hidreto metálico na evolução do modelo.

Níquel-hidreto metálico (NiMH)

Foto de: Toyota

As baterias de níquel-hidreto metálico surgiram antes das modernas células de íons de lítio e ainda são amplamente usadas em veículos híbridos. São duráveis e relativamente tolerantes a diferentes climas, mas sofrem com os mesmos problemas das baterias de chumbo-ácido: peso elevado e menor densidade energética.

Pacotes NiMH ainda são comuns em híbridos vendidos nos Estados Unidos, especialmente os da Toyota, mas vêm sendo gradualmente substituídos por baterias de íons de lítio, que oferecem maior eficiência e autonomia.

Óxido de manganês e lítio (LMO)

Official battery rendering of the 2016 Chevy Volt.

As baterias LMO utilizam um cátodo à base de manganês, mais barato e termicamente mais estável do que químicas ricas em níquel. Elas oferecem alta potência e recarga rápida, mas apresentam degradação mais acelerada e menor densidade energética.

Misturas com LMO foram usadas em elétricos pioneiros, como o Nissan Leaf de primeira geração e o Chevrolet Volt, mas a química perdeu espaço em aplicações que exigem maior autonomia.

Níquel-manganês-cobalto (NMC)

Foto de: Porsche

A combinação de níquel, manganês e cobalto é hoje a química dominante fora da China. As baterias NMC têm alta densidade energética e contam com uma cadeia de suprimentos bem estabelecida, o que explica sua ampla adoção em veículos elétricos de maior alcance.

A maioria dos EVs vendidos nos Estados Unidos — incluindo modelos de Hyundai, Kia, BMW, Volkswagen e Toyota — utiliza células NMC. Entre as desvantagens estão o alto custo, desempenho inferior em climas frios e menor estabilidade térmica em comparação a outras químicas.

Níquel-cobalto-alumínio (NCA)

Foto de: Panasonic Energy

As baterias NCA substituem o manganês por alumínio, o que melhora a estabilidade do cátodo e reduz a degradação ao longo do tempo. Algumas fabricantes ainda adicionam alumínio à mistura tradicional, criando a química NCMA, adotada principalmente em picapes e SUVs da General Motors.

As baterias NCA são bastante densas energeticamente — a Tesla utiliza há anos células NCA fornecidas pela Panasonic. No entanto, compartilham desvantagens semelhantes às NMC, como custo elevado e a necessidade de sistemas de refrigeração mais sofisticados.

Fosfato de ferro e lítio (LFP)

A química que vem ganhando espaço no mercado de massa global elimina níquel, manganês e cobalto, substituindo-os por fosfato de ferro. Ao abrir mão desses materiais caros e controversos, as baterias LFP se tornam mais baratas, seguras e duráveis, com maior número de ciclos de carga.

A densidade energética é menor, mas fabricantes vêm compensando isso com soluções como células prismáticas e arquiteturas cell-to-pack. O LFP é amplamente utilizado na China e, nos Estados Unidos e na Europa, começa a equipar cada vez mais modelos de entrada.

Fosfato de ferro, manganês e lítio (LMFP)

Essas baterias são essencialmente LFP com a adição de manganês, o que melhora desempenho e autonomia. A chinesa Gotion afirma que sua bateria LMFP pode superar 1.800 ciclos em altas temperaturas e oferecer até 1.000 km de alcance em ciclos otimizados.

A CATL mantém em sigilo a composição exata de sua bateria M3P, mas já declarou que o material incorpora fosfato, manganês e outros metais. O sedã Luxeed S7 utiliza essa bateria, e a CATL também vem trabalhando com a Tesla no desenvolvimento e validação dessa tecnologia.

Lítio com alto teor de manganês (LMR)

Foto de: Patrick George

O LMR pode ser visto como a versão ocidental do LMFP. América do Norte e Europa não dominam a cadeia do LFP como a China, mas reconhecem o papel do manganês para reduzir custos e dependência de níquel e cobalto.

As baterias LMR reduzem significativamente o uso desses metais caros e aumentam a proporção de manganês, mais abundante e com cadeia de suprimentos menos concentrada. O resultado é uma autonomia próxima à das baterias NMC, mas com custo semelhante ao do LFP.

General Motors e Ford trabalham no desenvolvimento dessa química. A GM planeja utilizá-la a partir de 2028, inicialmente em SUVs e picapes grandes, com alcance superior a 640 km.

Ânodo de silício e grafite sintético

Foto de: InsideEVs

Tecnicamente, isso não é uma nova química, mas uma evolução dos materiais do ânodo. Fabricantes tentam substituir o grafite tradicional por materiais mais densos energeticamente, como grafite sintético ou silício.

Empresas americanas como Group14 Technologies e Sionic Energy afirmam ter ânodos de silício prontos para produção em escala, capazes de reduzir o tamanho da bateria sem comprometer a autonomia. Essa tecnologia já é comum em smartphones chineses e pode chegar aos carros elétricos nos próximos anos.

Lítio metálico

Outra alternativa ao grafite é o uso de lítio metálico no ânodo. Nesse caso, uma fina lâmina de lítio substitui o material tradicional, oferecendo menor peso e maior capacidade de armazenamento.

O desafio está na formação de dendritos, estruturas microscópicas que podem danificar a bateria. Apesar de teoricamente ser o ânodo mais denso energeticamente possível, o lítio metálico é difícil de produzir em larga escala. Startups como Factorial Energy e QuantumScape apostam nessa tecnologia.

Íons de sódio

Foto de: CATL

As baterias de íons de sódio surgem como alternativa de baixo custo ao LFP, especialmente para EVs mais acessíveis e sistemas de armazenamento de energia. Em vez de íons de lítio, utilizam íons de sódio, muito mais abundantes na crosta terrestre.

A menor densidade energética limita o uso a veículos de menor alcance, como carros compactos e scooters elétricos. Ainda assim, a CATL já iniciou a produção de baterias de íons de sódio para caminhões e veículos elétricos, com bom desempenho inclusive em climas extremamente frios.

Baterias de estado sólido

Foto de: SK On

Nas baterias de íons de lítio convencionais, o eletrólito é líquido. Já as baterias de estado sólido substituem esse material por um eletrólito sólido, que pode ser cerâmico, polimérico ou à base de sulfetos.

A promessa inclui maior autonomia, recarga mais rápida, maior durabilidade e melhor desempenho em temperaturas extremas. O desafio está na produção em massa a custos competitivos. Por isso, baterias semissólidas — com eletrólito em forma de gel — devem chegar ao mercado antes das totalmente sólidas.

Ter a química “ideal” não é o único fator que define autonomia, tempo de recarga e durabilidade. O formato das células — cilíndricas, prismáticas ou pouch — e a forma como elas são integradas ao veículo, em módulos ou diretamente na estrutura, também influenciam fortemente o desempenho.

Vamos explorar esses temas com mais profundidade em uma próxima matéria. Fique ligado.