A Futura Giga-fábrica de Baterias da Tesla Motors e o Sonho dos Bolivianos com Riqueza e Poder

Recentemente, numa postagem anterior, sob o título "O Tesla Modelo X, O Tesla Modelo 3 e a Futura Giga-fábrica de Baterias em Nevada", um anúncio muito importante para o "mundo dos VEs" foi feito: a empresa Tesla Motors decidiu que irá construir naquele estado americano, o seu mais novo empreendimento: a Tesla Gigafactory de baterias.

Para tocar o giga projeto, fora o apoio do governo do estado de Nevada, a Tesla contará, ainda, com uma parceria com a Panasonic, além outros parceiros menores. A ideia confiante é a de que a Tesla Gigafactory venha a entrar em operação até o ano de 2020, para que ela já possa estar produzindo 50 GW.h de baterias por ano, ou seja, baterias suficiente para produzir mais de 500.000 VEs da Tesla anualmente, e, obviamente, que estamos falando de baterias de tecnologia baseada na eletroquímica do Lítio.

Tesla Motors está finalmente construindo sua Giga fábrica de 5 bilões e dolares em Reno, Nevada, EUA, colocando um fim no concurso entre os cinco estados norte-americanos para o que está programado para ser a maior fábrica de baterias de íons de lítio do mundo. Mas o âmbito de planos de Tesla vão muito além das fronteiras de Nevada.

Já, o outro tema que está sendo cruzado aqui, que se refere ao "sonho dos bolivianos", também não é novidade neste blog: em Julho de 2012, sob o título "O Brasil e a Energia do Lítio", nós afirmávamos que é voz comum, a afirmação de que os salares da Bolívia (principalmente na superfície e escondido sob o Salar de Uyuni, uma área de 10.582 km2 de deserto de sal inóspito nos Andes bolivianos, que é tido como maior depósito de lítio natural do mundo) tem as maiores reservas de lítio do mundo, e que seu presidente Evo Morales afirmava não abrir mão dessas reservas para industrializar o seu país.

Uma lagoa evaporação utilizada para medir os níveis de lítio e outros minerais que fica no deserto de sal de Uyuni: a Bolívia tem a metade das reservas de lítio conhecidas no mundo.

Ora, nós sabemos que a produção mundial de VEs vem crescendo gradualmente (e lentamente, mas parece que a Tesla Motors quer colocar um bocado de pimenta malagueta nesta panela), enquanto que o Lítio é (e continuará sendo, ainda por um longo tempo) o ingrediente vital para se construir as baterias recarregáveis, não apenas para os VEs, mas, também, para toda uma gama de dispositivos eletrônicos móveis, computadores, tablets e smartphones.

Dai a oportunidade para a Bolivia vir a ser tornar, rapidamente, na "Arábia Saudita do Lítio" (espressão que tem se tornado comum na mídia): As salinas de Uyuni, que se estendem através de um planalto andino remoto no sudoeste do país são, sem margem para engano, a maior reserva do mundo do metal macio, leve e esbranquiçado cobiçado pelas empresas de alta tecnologia, desde o Vale do Silício até Tóquio.

Em 2013, o presidente Evo Morales agiu rapidamente, tocando em frente os planos do governo, para finalmente começar a recolher o lítio, iniciando um negócio com potencial de muitos bilhões de dólares para o país sul-americano empobrecida: Em janeiro, a Bolívia inaugurou a sua planta piloto, almejando começar a produzir apenas 40 toneladas de carbonato de lítio naquele ano. Todavia, o governo informou que pretende fazer a rampa de produção subir para até 30.000 toneladas/ano (cerca de um quinto da atual demanda global).

No entanto, a Bolívia enfrentará uma série de desafios técnicos: os depósitos de lítio de Uyuni são invulgarmente salgado e úmido, com as salinas inteiras inundadas pelas chuvas sazonais, a cada mês de fevereiro se tornando semelhante a um espelho infinito refletindo perfeitamente o céu. Ali, o lítio se encontra misturado com o magnésio, o que complica o processo de extração. Também a localização remota de Uyuni tende elevar o custo para implantação de infrestrutura necessária para trazer energia, água e outros insumos.

Enquanto isso, a atitude isolacionista do governo socialista de Morales, e das nacionalizações recentes de tudo, desdo sistema elétrico, até os aeroportos, pode significar que o país  terá problemas para acessar a tecnologia estrangeira necessária para processar o lítio, mas, devido ao enorme potencial de vendas existente em Uyuni, a Bolívia está tomando a aposta.

Durável, confiável e capaz de acumular grande quaantidade de carga, as baterias de lítio têm sido muito utilizados em uma gama de produtos de alta tecnologia, desde os marca-passos, até os laptops, passando pelos smartphones. Mas nada disso representa o mesmo potencial de inflamar o mercado de lítio, transformando-o em uma corrida de global pelo lítio, do que o imperativo de contenção das mudanças climáticas, que é o princípio que move o mercado de carros elétricos.

Os VEs, sejam os puramente elétricos, ou mesmo os híbridos, precisam de pacotes de baterias de porte considerável: num pacote de bateria de um único VE podemos encontrar tanto lítio quanto o que encontramos em mais de dois mil baterias de smartphones reunidos. Isto significa, portanto, uma crescente demanda para o elemento que, mesmo com lítio reciclável, a matemática não poderia ser mais esmagadora.

Quando se trata de estatísicas sobre quanto, em percentual, o litio existente em Uyuni corresponde ao total global das reservas mundiais, o Sr. José Bustillos, diretor de operações da agência estatal de mineração da Bolívia COMIBOL, costuma corrigir os interlocutores que o entrevistam em seu escritório La Paz, quando estes mencionam qualquer valor menor do que 70% (enquanto o amplamente divulgado é 40%).

"A diferença", explica Bustillos, "é que nos estudos anteriores literalmente apenas arranhamos a superfície de Uyuni, descendo apenas 2 ou 3 pés. Novos estudos têm perfurados para baixo tão profundo quanto 600 pés." As estatísticas conservadoras dão conta de reservas de até 20 milhões de toneladas, mas se Bustillos estiver certo, a Bolívia pode estar sentada em cima de até 100 milhões de toneladas de lítio.

"A Bolívia é um país abençoado com recursos naturais, mas estes têm sido saqueados por pessoas de fora ao longo dos anos, enquanto os bolivianos ficaram com amendoim", diz Bustillos, explicando a abordagem do governo para desenvolver as recompensas monetárias do de lítio. "Queremos exportar não apenas matérias-primas, mas os produtos acabados, tais como baterias. Mas temos de ser realistas. Isso não vai acontecer rapidamente. E vamos precisar para gerar confiança em produtos feitos na Bolívia."

Ainda em 2013, o país já havia entrado em negociações com a China, Holanda, Japão e Coréia, conforme confirmava Bustillos, afirmando que qualquer acordo tomaria a forma de uma parceria conjunta,  permitindo o controle Bolívia sobre suas reservas de lítio, ou que seria, apenas, uma compra direta da tecnologia que for necessária.

A remoção da água a partir dos depósitos de lítio, ainda que o processo possa ser demorado processo, é uma tecnologia relativamente simples e de baixo custo, mas de acordo com Gail Mahood, professor de ciência geológica e ambiental na Universidade de Stanford, o grande desafio técnico será extrair o magnésio que se encontra misturado com o lítio.

"Ele fica próximo ao lítio na tabela periódica e se comporta de forma semelhante", disse o Prof. Mahood. "Isto, definitivamente, vai empurrar os custos para cima." No entanto, o maior problema ainda pode estar por vir: "O processo irá exigir uma grande quantidade de água doce, e onde é que se vai conseguir isso?", Pergunta Mahood. "Irá se levá-la a partir de a montante onde as comunidades indígenas estão usando-o para a irrigação?"

Já, alguns analistas de mercado não estão convencido do movimento do país para explorar as suas reservas de lítio faz sentido econômico, afirmando que mesmo que o mercado de carros elétricos decole, será mais barato expandir uma operação já existente, e isso é exatamente o que está acontecendo em três grandes operações de lítio existente em Quebec, Austrália ocidental e na região do Puna da Argentina. Juntos, os três vão aumentar a oferta anual de lítio globais por 54 mil toneladas em 2014.

É verdade, o governo boliviano tem divulgado diferentes inaugurações de plantas-piloto, tanto para o cloreto de potássio, quanto para o carbonato de lítio desde o início do ano passado. No entanto, até agora, a Bolívia não conseguiu introduzir-se com seriedade em um dos mercados mais atraentes e promissores hoje e nos próximos anos, pois até os dias de hoje taos plantas piloto não estão plenamente operacionais, enquanto uma nova infraestrutura de fábrica-piloto de baterias de Li-ion vem chegando da China para a Bolívia.

As ambições de Morales para explorar o lítio, e a sua estratégia de atuação, pode ser vantajoso para os bolivianos a longo prazo. Todavia, nos próximos anos, os bolivianos talvez possam se frustrar na esperança de ver um enorme afluxo de dólares em função do lítio, extremamente necessários à sua terra natal Andina sub-desenvolvida, como de fato vem ocorrento até atualmente, em que nada muito especial tem acontecido naquele país.

Nem mesmo o Brasil e seu governo, com todo o seu potencial tecnológico e com interesses políticos especial pela Bolívia, parece ter empuxo econômico e de tecnologia, ou coragem o suficiente para se interessar, atualmente, pela questão do lítio boliviano, de modo a oferecer alguma parceria séria à Bolívia, e talvez isso ocorra, em parte, porque ficou um trauma com relação à nacionalização do setor de gás e petróleo do país, decretado pelo presidente Evo Morales no dia 1º de maio de 2006, numa ação que incluiu ocupação militar das refinarias, inclusive as da Petrobras.

Nacionalização do gás pôs Bolívia em choque com Brasil - Dependente do produto,
Brasil foi surpreendido com ocupação militar da Petrobras em 2006.

Pelo decreto, de nº 28.701, o governo Boliviano estipulou que as empresas teriam de deixar o país, se não assinassem contratos reconhecendo o novo controle estatal sobre os campos de petróleo e gás: "Não somos um governo de meras promessas, seguimos o que propomos e o que o povo exige", disse Morales, na época, após assinar o decreto de nacionalização, pelo qual governo de La Paz aumentava de 50% para 82% o imposto sobre a exploração do gás, obrigando, concomitantemente, as empresas operadoras a entregar toda a sua produção à YPFB (estatal petrolífera da Bolívia).

Por causa do alinhamento político que há entre os governos dos dois países, a Petrobras, empresa que é responsável por 18% do PIB boliviano, nunca recorreu seriamente contra tal procedimento, ao contrario, aceitando com tranquilidade e mantendo as novas condições impostas, mesmo havendo contínua contrariedade na opinião pública brasileira.

Há poucos dias atrás, no bojo dos múltiplos escandalos de desvios envolvendo a Petrobras, o Tribunal de Contas da União (TCU) do Brasil pediu explicações à Petrobras sobre o pagamento de US$ 434 milhões, sem previsão contratual, à Bolívia pelo fornecimento ao Brasil de gás natural, alegadamente contendo componentes de gases nobres, mas que não são nem contratados, e nem utilizados pelo Brasil. O despacho determinando a fiscalização nos contratos foi feito pelo ministro José Jorge.

Em maio de 2006, Evo Morales expropriou uma refinaria da Petrobras na Bolívia.
Ainda assim, Petrobras ajudou a garantir crescimento 6,78% do PIB Boliviano, em 2013.

“Está se pagando por componentes que não estão previstos no consórcio e que também não estão sendo utilizados no Brasil. Determinamos uma fiscalização imediata nos contratos para verificar quem autorizou o pagamento e qual foi o acordo firmado”, explica. A auditoria deve durar entre 90 e 120 dias.

A Petrobras tem um contrato de fornecimento de gás natural com a Bolívia há cerca de 20 anos. O gás que chega ao Brasil vem com alguns componentes nobres misturados, que se tivessem a separação processada, poderiam ser usados pela indústria química, mas isso não é feito nem pela Bolívia, nem pela Petrobras. “Nenhum dos dois faz isso, nem está previsto em contrato, e a Petrobras nunca pagou por esses componentes que não usa. Mas, agora, a Petrobras resolveu pagar por esses componentes, INCLUSIVE OS ATRASADOS, E ISSO DEU UMA CONTA DE R$ 1 BILHÃO”, disse o ministro.

Entretanto, apesar dos desvios da rapinagem econômica que acontece sob o comando dos governantes socialistas sul-americanos, uma chama para que a Bolívia, o país pobre mas com o maior número de recursos de lítio na terra, mantenha a esperança para se tornar a nova Arábia Saudita do mundo, produzindo carbonato de lítio em proporção às novas necessidades do planeta, poderá mesmo vir da pressão que questões ambientais exercem, impulsionando a iniciativa privada dos paises verdadeiramente industrializados, pois, os veículos elétricos já fazem parte da realidade deles e estão lá para ficar.

Não é de se admirar que tem havido, ao longo dos anos de 2013 e 2014, tanta discussão sobre se Tesla Motors será capaz de suprir a demanda por seus carros, com os críticos mais furiosos contra os VEs, as baterias de íon de lítio e da exploração e emprego do lítio argumentando que a montadora irá falhar, não porque ela não pode vender os veículos que fabrica, mas porque ela não vai ser capaz de ter ém mão baterias em quantidade o suficiente para produzir carros o suficientes, para fazer com que todo o seu negócio se torne rentável.

Em certo sentido, esses comentaristas vêm dizendo a que Tesla vai certamente enfrentar sérios problemas de abastecimento de bateria Li-ion que irá essencialmente impedir quaisquer perspectivas para a montadora a se transformar em uma líder mundial VEs, porém, surpreendentemente, nenhum deles tem realmente mencionado que é o lítio o maior possível obstáculo para o avanço da Tesla. Daí essas visões têm, o tempo todo, tomado o lítio como já garantido.

Todavia, o sucesso (ou fracasso) da Tesla não dependerá, tanto, de qualquer restrição de oferta de baterias de Li-ion, como tal, mas sobre o que acontece no início da cadeia de valor do lítio, não obstante, evidentemente, o fato de que não pode haver baterias Li-ion sem lítio. Para o bem desse argumento, vamos assumir, neste momento que não há nenhuma restrição de fornecimento de lítio para a Tesla enfrentar.

Dada a sua capacidade de produção, a Tesla Motors deve ser capaz de produzir o maior número de VEs acompanhando a demanda do mercado, pois caso contrário os seus principais concorrentes, poderão fazê-lo, com todas as consequências que isso implicaria para a Tesla. No artigo mencionado anteriormente sobre o anúncio da nova Giga-fábrica de baterias que começa a ser instalada no estado de Nevada, previa-se que em 2020 a Tesla será capaz de produzir cerca de 500.000 baterias para atender a cerca de 500.000 VEs por ano, a serem montados em expansão da sua fábrica em Fremont, Califórnia.

Concreto fluindo na propriedade Tesla no Centro Industrial de Tahoe Reno, Nevada, acompanhando o trabalho de dezenas de máquinas pesadas em novembro de 2014.

Assumindo que a Tesla trata bem a competição e não sucumbirá à tentação de vender suas baterias para fora, correndo o risco de se ver ultrapassada por alguma outra grande empresa do ramo automotivo (atualmente, o Nissan LEAF é o campeão de vendas entre os VEs puramente Elétricos nos EUA, tendo crescido mais de 100% ao longo de 2014 naquele mercado, enquanto o Tesla Modelo S se tornou, ao longo de 2014, o segundo colocado, últrapassando em vendas o hídrido Toyota Prius, e praticamente empatando com Chev Volt, também híbrido), parece justo sustentar que o caminho pode ser pavimentado para que ela se torne uma empresa jogadora verdadeiramente dominante no emergente mercado de VEs puramente elétricos mundial (veja as tabelas de dados em Monthly Plug-In Sales Scorecard).

Da mesma forma, não deve haver uma restrição de oferta de baterias de Li-ion para a Tesla, pois isso seria subestimar a capacidade dos fornecedores experientes, de longa data estabelecidos, de células e partes de células, e a competência da própria Tesla para assumir o seu desafio, uma vez que ela já tem assinado um acordo com a Panasonic para o abastecimento de quase 2 bilhões de células a serem entregues nos próximos quatro anos, envolvendo, no mesmo acordo, parceria para a construção, no prazo de apenas um par de anos, da sua Giga-fábrica de baterias em antecipação ao lançamento dos novos Modelos X e Model 3 (que já havia sido extra-oficialmente chamado de "Modelo E" e que vem para concorrer diretamente com o Nissan LEAF), enquanto que o BMW i3, que começou a ser vendido no mercado dos EUA apenas a partir de Maio/2014, está crescendo muito rapidamente em vendas, mostrando a força da demanda crescente.

O Tesla Model 3 (previsto como ano modelo 2017), que chega em 2016,
como carro menos luxuoso da Tesla Motors e concorrente "mais direto" do Nissan LEAF

Agora, vamos supor agora que, a menos que a Bolívia se torne um importante player no mercado de lítio global nos próximos 3 ou 4 anos, entre 2019 e 2020, pode haver uma efetiva restrição de oferta de lítio. Ou seja, goste o mundo ou não, a Bolívia é a chave para a chegada de um novo paradigma técnico-econômico no mundo, porque, afinal de contas, as baterias que são destinadas a alimentar os carros elétricos da Tesla que, juntamente com as baterias destinadas às outras montadoras concorrentes (que não vão querer ficar para trás), devertão produzir, em um par de anos, uma demanda de muito, muito lítio mesmo.

De fato, há algumas outras operações de lavra de lítio, em outras partes do mundo, que já se encontram em andamento, mas elas não serão, sozinhas, capazes de produzir material suficiente para manter a demanda para a decolagem do mercado dos VEs, com manutenção dos preços do lítio em nível competitivo, com o advento de uma corrida de lítio real, sem apelar para a extração de lítio das salinas de Uyuni na Bolívia.

Quanto às demais operações, elas também apresentam problemas e dificuldades, tal como no caso do Chile, não pela quantidade das reservas de lítio em si, mas quanto ao fornecimento de água, que pode ser uma séria desvantagem, também para a Argentina, para se produzir lítio no próximo futuro. Isso explica por que a produção de lítio nesses países tem crescido tão pouco nos últimos 2 ou 3 anos. Já, no caso da Austrália, ela pode ser constrangido em termos de quantidade de reservas disponíveis.

Durante o período de janeiro a novembro de 2013, a Tesla Motors teria consumido (apenas) 2.090 toneladas métricas de Carbonato de Lítio Equivalente (LCE), o que correspondeu a 72% de todo o lítio que foi necessário para o produção de baterias de íons de lítio usadas por todos os VEs Plug-in produzidos nos EUA (ou a 68% de todo o lítio exigido por todos os VEs, híbridos mais puramente elétricos, vendidos naquele mesmo mercado).

Assumindo uma demanda global de lítio de 168.000 toneladas para 2013, o consumo de lítio de Tesla naquele ano teria sido de 1,24% do consumo de lítio do mundo. Assim, para materializar as suas perspectivas para a produção de meio milhão de VEs em 2020 (só nos EUA), a Tesla iria sozinho exigir entre 40.800 e 59.442 toneladas de LCE, números que correspondem, respectivamente, a 24,29% e a 35,38% de todo o LCE consumida no mundo em 2013.

Da mesma forma, ainda mais lítio é esperado para ser demandado para garantir uma marcha triunfal da Tesla em direção aos mercados da Europa (e em particular, para o da Alemanha) e, também, China, um país que decidiu se colocar na meta de ter 5 milhões do que os chineses chamam de "veículos de energia nova" rodando nas ruas e estradas, até o final de 2020, mesmo que alguns deles não venham ser, necessariamente, veículos de baterias baseadas em lítio.

Isto é bastante significativo, se considerarmos que Tesla já iniciou um processo de expansão para cinco países da Europa (Noruega, Holanda, Suíça e Áustria, além da Alemanha) e anunciou planos para a construção de uma rede de sobrealimentação ambicioso, sem descartar a possibilidade de construção de uma fábrica de VEs, bem como uma política de preços agressiva para o seu Modelo S na China, com o que parece ser um compromisso de tentar levar a maior parte desses mercados.

Então temos agora que olhar para estratégia de lítio da Bolívia, que em poucas palavras, consiste em três partes:

• Primeiro, o de produzir 40 toneladas por mês de carbonato de lítio em um nível piloto;
• Segundo, o subir a produção do carbonato de lítio em escala industrial para 30 a 40 mil toneladas anuais, e;
• Por fim, de alguma forma, produzir em solo boliviano baterias de lítio;

Por mais irracional que possa parecer, o principal problema que a Bolívia está enfrentando agora não é o financiamento, mas de tecnologia, sobre as limitações das tecnologias baseadas na evaporação solar para extrair lítio a partir dos campos de sal de Uyuni, e devido à sua incapacidade de "descobrir", depois de mais de 5 anos de experimentação pouco frutífera, a sua própria tecnologia para produzir competitivamente carbonato de lítio de qualidade e pureza adequada, não apenas para escala industrial mas, até mesmo, para a operação piloto, e então, recentemente, os funcionários encarregados deste projeto estratégico voltam suas atenções para a fabricação das baterias de lítio.

Planta piloto de Uyuni na Bolívia, planejada pelo governo boliviano para a produção de 40 toneladas/mês de Carbonato de
Lítio Equivalente (LCE), no curso de 2013 produziu, apenas, 9 toneladas.

Para este fim, eles avançaram uma abordagem em três tempos:

• Para começar, eles procuram mudar o contrato que foi assinado em julho de 2012, com um consórcio formado pelas empresas coreana Kores e Posco, para que eles possam começar a produzir catodos de lítio diretamente de salmouras de Uyuni em um nível piloto. Todavia, talvez cansados de esperar por um sinal claro das autoridades bolivianas, Posco, maior siderúrgica da Coréia e uma empresa líder no desenvolvimento de processos de materiais avançados, teria decidido investir apenas no projeto Lithium Americas Cauchari-Olaroz em Jujuy, Argentina. Nestas circunstâncias, só o tempo dirá se os coreanos manterão sua participação original no projeto de lítio da Bolívia, ou então se decidem postergá-lo indefinidamente, ou, o que é menos provável, abandoná-lo;

• Em segundo lugar, eles contrataram, também, um fornecedor de material baterias chinesa para montar um laboratório destinado a produzir, numa base experimental as primeiras baterias de lítio na Bolívia. A um custo de quase 3 milhões de dólares, o que me parece muito pouco investimento, a planta piloto está prevista para o início de operações até o final de 2014. No entanto, ao contrário do discurso político do governo, porém, a planta terá que usar, por um longo tempo, todos os insumos importados da China, pois de acordo com o presidente Morales em 2013 a Bolívia foi capaz de produzir apenas 9 toneladas de carbonato de lítio (e não 40 toneladas) de qualidade e pureza requeridas;

• Por último, tem sido conhecida há alguns meses que Secretaria de Comércio da Holanda entregou ao governo boliviano um plano com vista a detalhar o papel dos vários parceiros holandeses em uma joint-venture criada para ajudar com a produção comercial de baterias de íons de lítio na Bolívia. De acordo com esse plano, a Universidade Técnica de Delft irá treinar bolivianos que vão trabalhar em um laboratório para o desenvolvimento de baterias de íons de lítio, enquanto a empresa holandesa BTI - Energy Innovators ficará encarregada de projetar e construir a fábrica, a Da Vinci Laboraty Solutions auxiliará na organização do laboratório, e a Boon e Consultoria irá coordenar os esforços entre os diferentes parceiros. Na sequência de informações reservadas, a Bolívia vai pagar 45 milhões de dólares pelo o laboratório, a fábrica e a assistência técnica. 

Então, é preciso se perguntar, neste momento: Porque a Bolívia não decidiu escolher empresas que já se encontram na borda tecnológica para um plano tão abrangente?

Em suma, o problema com esta estratégia global de lítio industrialização boliviano é que falta, tanto perspectiva, quanto direção. Falta-lhe perspectiva, porque ninguém sabe como os parceiros coreanos e holandeses, assim como o empreiteiro chinês vão interagir uns com os outros para gerar qualquer resultado significativo para a Bolívia, considerando que eles não só têm diferentes tecnologias, mas também interesses muito distintos; e ela não tem direção, porque parece um pouco difícil dizer onde a industriliazação de lítio da Bolívia irá chegar, em posição, nos próximos anos com uma estratégia não pouco complicada.

Providencialmente, nem tudo parece estar perdido para a Bolívia. Graças aos projetos da Tesla Motors atualmente em andamento, as expectativas globais de lítio estão hoje em seu ponto mais elevado daquele que, antes, sempre estiveram. Mas é claro que o tempo também está correndo e se esgotando para a participação imediara da Bolívia, se ela não conseguir corrigir imediatamente a sua estratégia de lítio para garantir a sua introdução no mercado de lítio global nos próximos 3 ou 4 anos, e como resultado, os preços elevados ou instáveis ​​do lítio poderão criar um mecanismo pernicioso que virá desencorajar um maior desenvolvimento tecnológico para bateria de lítio, e redirecionar o mundo dos VEs no sentido de tecnologias suplentes, sendo um deles, talvez, as células de combustível, tal como previsto pela aposta da Toyota.

Então fica previsto um futuro próximo de muito mais "guerras de palavras" do que aquele que temos assistido nos tempos, entre Tesla e Toyota, principalmente, porque o que está em jogo, agora, não é nada menos do que o controle da indústria emergente mais importante do mundo: a dos VEs.

Os atrasos da Bolívia em entrar no mercado de lítio poderão contribuír não só para uma busca acelerada por substitutos para o lítio, liderada por parte da Toyota e Honda, mas também uma oportunidade perdida para a humanidade em, finalmente, poder se deslocar do uso de combustíveis fósseis para veículos de transporte e, evidentemente, para a Bolívia que sonha em se tornar a próxima superpotência de energia verde no planeta Terra.

Parece se tornar um senso comum de que a Tesla tenha, de fato, começado a fazer a diferença na indústria automobilística mundial, dando uma nova (e talvez a última) chance para a Bolívia fazer parte de uma nova maneira de fazer as coisas do mundo. Embora os projetos da Tesla parecam ainda muito bem traçados, pode ocorrer de, na falta do lítio boliviano, deles sairem, ao final, bastante prejudicados.

Ao encerrar, para esclarecera minha visão de aficcionado ao mundo dos VEs, em defesa da importância estratégia da presença da Tesla para o bom desenvolvimento do cenário dos VEs, é que ela é, ainda atualmente, a única empresa a atingir uma relevância relativamente grande, mesmo se mantendo comprometida a produzir apenas VEs, puramente elétricos, portanto, tendo um total compromisso com o mais rápido sucesso desta tecnologia, situação bem diferente das demais grandes montadoras tradicionais, que têm o mercado de VEs, apenas como uma opção extra, que pode ser desenvolvida sem grande urgência.

 

Rererências Bibliográficas:

1. The Bolivian dream: lithium batteries included - Simeon Tegel - Março de 2013;
2. TCU pede explicações à Petrobras sobre compra de gás da Bolívia - Sabrina Craide - Repórter da Agência Brasil - Outubro de 2014;
3. Tesla Motors And Bolivia's Lithium Strategy: What's At Stake? - Juan Carlos Zuleta - Janeiro de 2014;

Veja Também:

Por que o preço do petróleo está caindo? Quem são os ganhadores e os perdedores?

Híbrido Toyota Prius será fabricado em São Bernardo do Campo - SP?

O Básico Sobre o Sistema de Tração de Veículos Elétricos

O Tesla Modelo X, O Tesla Modelo 3 e a Futura Giga-fábrica de Baterias em Nevada

Um anúncio muito importante para o "mundo dos VEs" foi feito, oficialmente, hoje (ontem, por que já passa da meia-noite, aqui no Brasil), em uma conferência de imprensa na cidade de Carson, estado de Nevada, EUA: a empresa Tesla Motors decidiu que irá construir naquele estado americano, o seu mais novo empreendimento: a Tesla Gigafactory de baterias.

O anúncio foi feito com a presença do governador de Nevada, Brian Sandoval, e de Elon Musk, engenheiro, presidente e CEO da Tesla Motors, definindo que a maior e mais avançada fabrica de baterias do mundo idealizada até o momento, começará a deixar de ser apenas um plano, para se tornar um projeto, que por fim irá aporta em Nevada, o que significará (segundo o próprio governador) cerca de cem bilhões de dólares em impacto econômico para aquele estado, ao longo dos próximos 20 anos. 

A Gigafactory da Tela Motor é um passo importante para o avanço da causa de transporte sustentável em mobilidade elétrica, pois permitirá a produção de baterias em quantidade suficiente para a montagem em massa de VEs (Veículos Elétricos), da Tesla (e quem sabe ainda de outros fabricantes), nas próximas décadas.

Para tocar o projeto, fora o apoio do governo do estado de Nevada, a Tesla contará, ainda, com uma parceria com a Panasonic, além outros parceiros menores ainda não revelados.

Por ser uma empresa jovem, bastante agitada e desafiadora para os padrões comparativos da indústria automotiva e, ao mesmo cautelosa e de sábias decisões até agora (como por exemplo, com as vendas dizendo tudo, os norte-americanos vinham, cada vez mais, optando por veículos de tração 4x4 (AWD) e, assim, mesmo com a Tesla permanecendo na linha de carros maiores, mais potentes e mais caros, ela resolveu introduzir este atributo à sua oferta de VEs, com o Tesla Moledo X), a Tesla Motors vem se tornando, cada vez mais, uma empresa ícone, referência do mundo dos VEs, além de ser uma empresa focada, exclusivamente, em VEs, e sempre na vanguarda da tenologia de ponta.

A ideia confiante é a de que a Tesla Gigafactory venha a entrar em operação, para que no ano de 2020 ela já possa estar produzindo 50 GW.h de baterias por ano, ou seja, baterias suficiente para produzir mais de 500.000 VEs da Tesla anualmente, enquanto que, a própria fábrica está sendo concebida, para que praticamente toda as energia que ela consuma, provenha, também, de recursos renováveis.

A conferência de imprensa, e o anúncio, que deverá causar, daqui em diante, um certo estado de ansiedade em todo mercado mas, principalmente dentro da própria Tesla, haviam sido previstos, hoje, logo pela manha, pela Dow Jones, mas ninguém podia dizer que tinha certeza, pois, em Julho passado, quando o fundador da empresa Tesla Motors, Elon Musk, havia anunciado que a Gigafactory idealizada iria custar de 4 a 5 bilhões de dólares, haviam considerações sobre opções instalação dela em vários locais: no Texas, no Novo México, no Arizona e na Califórnia, além de Nevada.

O Tesla Modelo 3:

Um fato muito importante sobre a Megafactory da Tesla, é que ela não quer fazer mais de 1/2 milhão de baterias por ano, para serem montadas em carros possante, luxuosos e caros como os da linha que a Tesla tem hoje em dia, todos acima de US $ 70.000, mas, sim, ela quer construir uma fábrica enorme, a fim de tornar o volume de produção das baterias de íon-lítio suficiente para produzir um carro mais acessível ao público, para produção em maior escala do que os atuais, chamado de Modelo 3 (ou Modelo III), que a Tesla pretende fabricar, esperando que ele irá custar, para o público, entre US $ 30.000 a US $ 40.000.

Desde que a Tesla Motors colocou o seu primeiro VE, o Tesla Roadster (já fora de linha), um possante esportivo de luxo no mercado, tem havido rumores sobre a possibilidade dela vir a produzir, também, um VE  de versão de baixo custo (ou pelo menos mais acessível), e estes rumores se ampliaram a partir de Julho passado.

Até o momento, todos os carros produzidos pela empresa da Califórnia têm sido vendidos a partir de US $ 70,000, e, às vezes muito, muito acima disso (como o Model S P85+ que no mercado de VEs zero km chega ao montante de US $ 121,870).

Mesmo o próximo modelo da Tesla que ainda está para ser produzido e colocado a venda no mercado o Modelo X, um utilitário esportivo de luxo grande, terá um preço igualmente elevado. Todavia, o VE da Tesla que vem depois, e que já havia sido extra-oficialmente chamado de "Modelo E" (mas que não pôde permanecer assim, para evitar possíveis questões legais com a Ford), deverá ter um preço para baixo, mais razoável (mas não ainda de baixo custo para os padrões mundiais), para que um número bem maior de pessoas possam comprá-lo, sem ter pagar com o olho da cara por um carro Tesla grande e luxuoso.

Desde Julho passado Elon Musk passou a dar alguma confirmação mais sólida sobre, não apenas o nome do vindouro quarto modelo de VE da Tesla (terceira -geração do Tesla sedã) a ir para o mercado, mas também algumas das suas características. Ele será nomeado oficialmente de "Modelo 3", e vai começar a um preço de varejo de cerca de US $ 35.000. Ele será  baseado em uma plataforma totalmente nova, para começar, e será de cerca de 20 % menor do que o atual modelo S, mas terá uma ótima autonomia (prometida), de pelo menos 200 milhas, e é esperado para ser plenamente revelado apenas em 2016, com início de vendas para 2017.

É para produzir este novo vindouro carro, principalmente, e em larga escala, que servirão os pacotes de baterias de Li-íons a serem produzidos, também em massa, nas futuras instalações da Gigafactory de Nevada. Mas é claro que a Tesla continuará, também, a produzir os seus possantes bólidos elétricos de luxo, por um longo tempo, eu creio, pois estas são as linhas que trazem a marca de identidade e da cara da empresa.

Apesar de termos ainda 3 anos de expectativa até o Modelo 3 começar a chegar ao mercado, possivelmente o seu simples anúncio já esteja acelerando, também, os projetos de seus concorrentes, fabricantes de VEs para o mercado norte americano e mundial, como a Fiat, com o 500e, e, principalmente, a Nissan, com o LEAF, pois o Tesla Modelo 3 virá para remexer com a delicada questão da ansiedade por autonomia, porquanto apesar dele estar previsto para ser um VE mais caro do que estes concorrentes (algo indesejado), ele aposta em uma autonomia bem maior, ao menos em dobro (algo muito desejado). Veremos o que acontece, então, pois, vença quem vencer, nós, usuários e potenciais usuários, só temos a ganhar!

O Tesla Modelo X:

Atualmente, a Tesla Motors está focada no lançamento do modelo X, que deve estar entrando em produção no início do próximo ano. É provável que não veremos notícias verdadeiramente substantivas sobre o Modelo 3, até que o Modelo X já esteja nas ruas, mas nós definitivamente estaremos de antenas ligadas para acompanhar com interesse. Por ora, nem mesmo uma imagem dele convém divulgar (e nem mesmo existe, consistentemente).

A produção do Modelo X foi prevista, inicialmente, para começar até o final de 2013 e, posteriormente, começou a ser adiada por diversas vezes. Isso foi devido a que a empresa a alcançasse metas de produção modelo S, que foi para o mercado em 2012, e também se concentrar em negócios no exterior. Na última determinação, em fevereiro 2014, a empresa estabeleceu começar as entregar O Modelo X para os clientes de varejo, no máximo até o início do segundo trimestre de 2015.

O tesla Modelo X em sua aparição no Salão Automóvel Internacional Norte Americano de Detroit, Michigan 15 de janeiro de 2013 - Vista frontal-lateral

O Modelo X vai pesar cerca de 10% a mais do que o modelo S, e irá compartilhar cerca de 60% ​​do seu conteúdo de peças. A Tesla Motors espera oferecer o Modelo X com opção de escolha entre duas versões diferentes de pacotes de baterias de íon de lítio, uma com a alta capacidade de 60 kW·h e outra com a enorme capacidade de 85 kW·h (as mesmas duas opções que são disponíveis nas duas mais potentes versões dentre os três Modelo S mais potentes disponíveis), Espera se que o Modelo X apresente um desempenho esportivo que o permita ir de 0 a 60 mph (0-97 km / h) em cerca de 4,4 segundo e, na versão 60 kW·h, uma autonomia (ainda não oficial EPA) de 210 mi (340 km), enquanto que na versão de 85 kW·h, uma autonomia de 270 mi (430 km).

O tesla Modelo X em sua aparição no Salão Automóvel Internacional Norte Americano de Detroit, Michigan 15 de janeiro de 2013 - Vista frontal, com as quatro postas abertas

Com isso, ao meu ver, a Tesla estará provando, em definitivo (já comprovado com o Modelo S), que para se ter longa autonomia em VEs, é apenas uma questão de custo, mas nem tanto, pois, apesar desse carro zero ser bastante caro, proibitivo para a maioria das pessoas comprar, a garantia de substituição do pacote de baterias, em separado, cujas condições espera-se que deverão se equiparar às do Modelo S (ou, quem sabe, ainda menos custosas para os proprietários), entrando em vigor a partir do oitavo ano, deverá ter um custo de US $ 10.000 para a bateria de 60 kW·h bateria e de US $ 12.000, para a de 85 kW·h.

A princípio, acreditava-se que o modelo X poderia ter uma opção para sistema de tração simples, apenas traseira (com um único motor elétrico no eixo traseiro), mas isso não se confirmou, tendo sido, inclusive, por fim, cancelado. Asim o Modelo X terá somente versões com sistema de tração nas quatro rodas, com emprego de dois motores (um para o eixo de rodas dianteiras e outro para o eixo de rodas traseiras), para ambas as versões de potência de pacote de bateria.

O tesla Modelo X em sua aparição no Salão Automóvel Internacional Norte Americano de Detroit, Michigan 15 de janeiro de 2013 - Vista traseira-lateral

O Sistema de Transmissão 4x4 AWD do Tesla Modelo X:

É importante notar que o sistema de tração do Modelo X faz referência ao acrônimo AWD (All-Wheel Drive) e não ao tradicional 4WD (4-Whell Drive).

Duas configurações de sistema de transmissão do Tesla Modelo X

Apesar da grande variedade de tipos de sistema 4x4, e, mais ainda, das denominações comerciais que os automóveis com tração nas quatro rodas recebem, resultando na possibilidade de haver uma certa confusão de entendimento pelo uso que os fabricantes fazem dessas abreviaturas, todos os sistemas de tração em "quatro por quatro", independente dos denominativos AWD, 4WD, 4Motion, Quattro ou qualquer outro que eles recebam e, ao menos por enquanto, também independente se é um VE ou ou VCI (veículo com motor a combustão interna), tração mecânica ou elétrica, podem ser classificados, tecnicamente, em quatro tipos, nominados com apenas poucas palavras:

● Tempo parcial;

● Tempo integral;

● Automático;

● Selecionável.

  

É o enquadramento em uma dessas quatro categorias que realmente define os atributos qualitativos do sistema de tração 4x4, a maneira adequada do motorista dirigir seguramente, e a maior ou menor adequação para aplicação em ruas e estradas ou off-road.

Por que já existe a integração destas tecnologias no mundo dos VEs, caberá, em uma outra postagem, a ser publicada em momento futuro oportuno, um artigo mais abrangente sobre tais classes, e as tecnologias envolvidas nelas. Por ora, satisfaz-me poder enquadrar, apernas, o Modelo X nesta classificação, e falar um pouco especificamente dele.

A plataforma do veículo Tesla Modelo X permite uma performance realmente surpreendente do que esperado para um carro familiar grande. Com um centro de gravidade mais baixo do que qualquer outro SUV, proporciona reflexos ágeis em curvas. O o sistema de transmissão elétrico proporciona torque instantâneo para mudanças de faixa e ultrapassagens confiantes, mesmo quando carregado com sete adultos e bagagens.

Ao contrário dos sistemas AWD convencionais que têm apenas uma fonte de torque, o Modelo X vem de fábrica com o sistema AWD empregando motor duplo, permitindo, a qualquer tempo e clima, capacidades de todo-o-terreno (off-road), que aumenta o torque para a tração, em condições cotidianas em que este aumento se faz necessário.

Quanto a classificação do sistema de tração 4x4 (AWD), não somente para o Tesla Modelo X, mas para qualquer VE que venha a ter tração AWD, é que, inerentemente pela atuação das duas máquinas elétricas e seus respectivos acionamentos, esta é uma arquitetura que ampliada ao máximo as possibilidades de controle de torque e velocidade, simultaneamente, praticamente para qualquer caso, sem requere nenhum tipo de acoplamento ou embreagem mecânica entre os eixos traseiro e dianteiro.

O sistema é, em essência, totalmente automático, podendo atuar de modo ao que podemos chamar, verdadeiramente, de Tração Integral Sob Demanda, funcionando apenas pela interação entre o cada motor e o seu inversor, com o monitoramento das variáveis do processo por sensores e intertravamentos puramente eletrônicos entre os inversores traseiro e dianteiro, propiciando o controle simultâneo da velocidade e do torque, regido por um controlador rápido e "inteligente" o bastante para tal.

Restando, apenas, o emprego de algum dispositivo que faça a função de diferencial central, para cada par de semi eixos, já que o motor elétrico é comum para ambos os semi eixos, não havendo, ainda, nenhum impedimento para que o sistema seja também, concomitantemente, selecionável, com opção para que haja tração somente em qualquer um dos pares de rodas, além de poder oferecer, no conjunto, frenagens ainda mais seguras, e com possibilidade, até mesmo, de melhor aproveitamento da regeneração.

Outros Detalhes do Modelo X:

O modelo X tem, ainda, portas do tipo "asas de falcão" (uma versão articulada de portas asa de gaivota )para os passageiros traseiros que se abrem para cima, permitindo que a borda da porta permaneça escondida e tornando a tanto a entrada quanto a saída de passageiros mais fácil.

O modelo X oferece espaço para sete adultos em três filas de assentos e mais suas bagagens. Para este fim, o modelo X tem duplo bagageiro (dois bagageiros separados): o tradicional bagageiro traseiro padrão e o bagageiro frontal adicional, sob a capô dianteiro, onde os VCIs costumam ter, internados, os motores a combustão.

Outra característica bastante singular entre os carros totalmente elétricos ou mesmo híbridos, é um opcional gancho de reboque. Os preços para o modelo X ainda ão foram anunciados, mas a Tesla está aceitando reservas, mediante depósito de US $ 5.000. Até está data, cerca de 15000 unidades do Modelo X já foram reservados.

Tanto com o breve futuro Modelo X, quanto com o que virá depois, o Modelo 3, os proprietários poderão usar rede Supercharger da empresa, que se encontra em contínua ampliação, gratuitamente, assim como eles podem com modelos mais caros de Tesla que já estão rodando.

A planta fabril da Tesla em Fremont, Califórnia, já está sofrendo, nos últimos meses, eventuais interrupções para se preparar para a entrada em produção do Modelo X. A Tesla também está expandindo a sua linha de montagem ali existente para aumentar a velocidade de saída do atual Model S, para um aumento de produção em 25%. A modificação e reforma, a um custo de cerca de US $ 100 milhões, passa a permitir a Tesla Motors construir do Modelo X na mesma linha em que é montado o Modelo S,

A Tesla vendeu mais de 22 mil VEs Modelo S em 2013 nos EUA, conseguindo a proeza de, praticamente, empatar em volume de vendas com o Nissan LEAF (que tem um preço muito mais popular) naquele mesmo país, e em 2014 as vendas estão apontando para um volume 56% superior, além de expandir as vendas dele para o Reino Unido, China, Japão e Austrália.

Parece que a Tesla tem uma estrela muito forte, que a ajuda a superar, sempre, os problemas que advêm, por maiores que pareçam, como superou-se de uma eventual crise com o caso do teste do Modelo S no início do ano passado, que a fez bater de frente com The New York Times. Mesmo diante daquele evento,  o Tesla Model S foi aclamado por muitos como o carro mais inovador do mercado norte-americano no ano de 2013, e segue para repetir o feito em 2014.

Veja Também:

O Tesla Model S 2012 (e seus Dispositivos de Carregamento)

A Nova Química da "Bateria Lagarto" do Nissan LEAF e a Nissan no Brasil

Micro Hidrogeradores de Energia Elétrica Residenciais e os VEs (Parte 1/2)

Como Despertar Baterias Li-ion Adormecidas

Não tem mágica alguma, nem mesmo tão grande segredo, é apenas um inconveniente operacional, mas que provém de necessidade técnica premente: Os SoCs (estados de carga) das células de Li-ion e de Li-Polímero não despenca, repentinamente (como ocorre com outros tipos de baterias, de outras tecnologias), enquanto elas estão operando sob carga (alimentando o consumidor). Todavia (e, por isso mesmo) os consumidores que elas alimentam, muitas vezes, NÃO PODEM CONTINUAR OPERANDO, enquanto a tensão que elas oferecem já caiu bastante e, TÃO POUCO ELAS PODERÃO VOLTAR A SER REARREGADAS, PELA VIA DO CARREGADOR EMBARCADO NO CONSUMIDOR, caso o SoC delas caia demais. Ocorre que dispositivos eletrônicos especiais de proteção são empregados, para supervisionar as operações de carga e de descarga, os quais, muitas vezes, PODEM IMPEDIR QUE AS BATERIAS SEJAM RECARREGADAS, a menos que elas sejam removidas, e A RECARGA SEJA FEITA A PARTE. Além do mais, existem níveis adequados para a tensão de saída do carregador, que devem ser superiores à tensão especificada como típicamente os oferecidos por tais células (Ex. recarregar com 4,2V, em vez de 3,7V), principalmente se elas estiverem "dormindo", com tensão abaixo de algo em torno de 2,5V (mas não mortas, quase nunca mortas).

Advertências:

As baterias de íons de lítio / lítio polímero são extremamente densas em energia. Isso as torna ótimas para reduzir o tamanho e o peso nos projetos de aparelhos / dispositivos que as utilizem. No entanto, elas podem não ser "tão seguras", se não forem seguidos os devidos cuidados. Carregar ou utilizar a bateria, de maneiras inadequadas, pode causar explosão, ou mesmo incêndio.

As baterias de íons de lítio são classificadas como materiais perigosos classe 9 (UN3480 e UN3481 da Comissão das Nações Unidas de Peritos sobre o Transporte de Mercadorias Perigosas), descrito como uma fonte de energia com alta densidade de energia e materiais perigosos em uma caixa de metal fechada!

A sua instalação deve seguir rigorosamente normas nacionais de segurança em conformidade com o gabinete de encapsulamento, a instalação, o tempo de vida, o estado aparente, acidentes, marcações, e as exigências de descarte da aplicação final.

A instalação deve ser realizada apenas por instaladores profissionais. Desligue o sistema e verifique a existência de tensões perigosas antes de alterar qualquer conexão! As baterias de íons de lítio devem ser manuseados apenas por pessoal qualificado e treinado.

Verifique se a bateria de íons de lítio está desligada antes de iniciar a instalação e não conectar carregamento por wakeups ativos antes do final da instalação.

Há cinco coisas principais a serem observadas antes e durante o carregamento e uso de baterias de íon de lítio / lítio polímero:

• Não carregue-as com uma fonte de alimentação que forneça uma tensão elétrica acima de sua tensão máxima segura (4,2V por célula ou grupamento paralelo de células);
• Se possível, não as deixem descarregar abaixo sua tensão mínima de segurança (2.9V);
• Não as forcem fornecer mais corrente do que elas podem fornecer (digamos cerca de 1C a 2C ) - geralmente sob os cuidados de qualquer circuito de proteção de células; (Aprenda mais sobre Taxa de Descarga  (Taxa C))
• Não as façam carregar sob uma corrente superior bateria pode, também, fornecer (digamos cerca de 1C ) - geralmente sob os cuidados de qualquer circuito em células de proteção, mas também definido isso no próprio carregador, preferivelmente, ajustando a taxa de carga.
• Não carregue as baterias debaixo do sol ou em ambientes acima ou abaixo de certas temperaturas (geralmente cerca de 0 - 50° C).

Para detalhes específicos sobre cada bateria, é altamente recomendável que você olhe atentamente para a folha de dados para saber sobre as tensões, as correntes e as temperaturas seguras, pois eles podem variar de tipo-específico de célula para célula.

Em geral, para as baterias que são vendidas, o circuito de proteção e gestão de carga (1) se encontra conectado e embutido no corpo da pilha. Isso é muito comum mesmo para as pequenas células Li-Polímero.

Todavia, é altamente recomendável que você verifique a folha de dados (ou pela imagem do produto), para certificar se um circuito de proteção embutido realmente existe, pois há casos em que eles não existem.

Se você não vê qualquer placa de circuito embutida, a célula pode ser "bruta" - essas são células-primas, e elas não são, em si, protegidas, mas elas podem ser muito convenientes para que você faça seus próprios pacotes de Li-ion / Li polímero recarregáveis.

Sim, células de baterias de Li-íon / Li-polímero brutas podem mesmo se incendiar (ou até explodir) quando operadas em sobretensão / sobrecarga no carregamento / descarregamento. Mesmo se elas têm Circuito de Proteção, quando este protege apenas na descarga (mas não supervisionam a recarga, circuitos mais simples e baratos), elas ainda podem explodir / incendiar se houver sobretensão durante o carregamento.

Também, para que o eletrólito contido nelas não vaze, já que elas são pensadas para serem usadas em qualquer posição, elas são, todas, completamente seladas (aparte da embalagem que também envolve o circuito de proteção), o que impede, inclusive, que elas gaseifiquem, durante o carregamento ou que possam recombinar suas partículas móveis (íons), com a atmosfera do ambiente externo, podendo suportar, ainda, pressões de até 10.000 psi.

ATENÇÃO: eu recomendo a todos que deem uma boa lida num artigo deste blog titulado "Regulamentação Sobre Transporte de Remessas Baterias de Lítio", para que não haja problemas quanto a remessas de baterias de lítio, pois que existe uma série de recomendações e mesmo normas, pois elas não podem ser feitas de qualquer jeito.

Wakeups Ativos:

De maneira geral mas, principalmente nas de maiores porte, as baterias Li-ion contém, internamente ao seu pacote, uma rede de circuitos, elementos de proteção, que protegem o conjunto de células da bateria contra eventuais abusos, tanto os que podem ocorrer durante a operação de consumo da sua energia, quanto durante a operação de regeneração, que ocorre proveniente de máquinas elétricas (motores operando como geradores durante as frenagens da máquina), quando tal motor é empregado e pela a bateria é visto, também, como carga durante a tração da máquina, assim como quando, também, operamos a recarga da bateria, tomando energia a partir da rede elétrica ou outra fonte.

Assim, estamos falando de baterias de íons de lítio (e congêneres), dotados com um sistema integrado de gestão da bateria. No entanto, esta importante salvaguarda tem uma desvantagem, que é a de, ocasionalmente, poder transformar a bateria numa "bela adormecida" se a bateria for, efetivamente, totalmente descarregada (ou ir abaixo de um limite mínimo de carga) e, principalmente no caso de se armazenar uma bateria nominalmente descarregada, por um certo período de tempo, isso pode ocasionar isso.

Durante o consumo normal, se a tensão de uma célula, caindo, atinge um certo valor pré-definido baixo, significa que a bateria descarregou até a sua capacidade nominal minima de armazenagem. No entanto, ainda assim a ação de descarga poderá continuar (e efetivamente continua, mesmo que lentamente e, mesmo com a bateria estando fora de operação e não fornecendo mais energia a um consumidor).

A isto chamamos de "auto-descarga" que ocorre durante o armazenamento, e que reduz gradualmente a tensão de uma bateria (que já está nominalmente descarregada), abaixo do valor de seu limiar nominal mínimo preestabelecido e, com isso, o circuito de proteção mencionado anteriormente, acabará por cortar a sua própria operação, inibindo a possibilidade de se recarregar normalmente a bateria, se a tensão por célula cair abaixo de, digamos, algo entre 2,20V e 2.90V (p/ baterias de íons de lítio ou Li-polímero).

O recondicionamento baterias Li-ion que se encontram neste estado, pode exigir uma reativação especial da bateria. Felizmente, tal reativação baterias Li-Ion latentes pode, muitas vezes, ser feita de maneira muito fácil, uma vez que muitos carregadores e analisadores de bateria têm um recurso de reforço (boost) separado, que envia uma pequena corrente de carga para ativar o circuito de proteção, juntamente com a provisão da corrente de carga normal.

Alguns carregadores e analisadores de bateria, incluindo aqueles feitos pelo fabricante Cadex, apresentam esta característica de despertar ou  "boost" (impulsionar) para reativar e, em seguida, recarregar as baterias que "caíram no sono". Sem esse recurso, um carregador comum entenderia estas baterias como inservíveis ao carregamento e sugeriria que os pacotes fossem descartados.

Com recurso de "boost" se aplica, inicialmente, uma pequena corrente de carga, para primeiro ativar o circuito de proteção e, em seguida, começar com uma carga normal. Se este recurso de reforço não despertar a bateria dentro de um minuto, muitas vezes pode não haver mais nada que os usuários possam fazer para que a bateria seja trazida de volta à vida. Atentem, aqui, para não confundir a característica de "Função Boost", com a arquitetura de carregadores com "topologia boost" (que faz contraponto com topologia buck, ou que agrega ambas, como topologia Buck-Boost: apesar do termo "boost" empregado ser o mesmo elas querem significar coisas diferentes, mas, que no entanto, costumam mesmo ser confundidas.

Modo adormecido de uma bateria de íon de lítio

Também. todavia, não se anime demais pois, não é recomendável que se tenha muitas esperanças em tentar arrancar de volta à vida a partir da latência, baterias à base de lítio e congêneres que desceram abaixo de uns 1.5V por célula, principalmente se isso persistiu por um período de tempo considerável (principalmente no caso dos pacotes de baterias de maior porte). Ocorre que shunts de cobre podem ter se formado no interior das células que podem levar a um curto-circuito elétrico, parcial ou total . Quando forçar a recarregar, uma célula pode se tornar instável, fazendo com que o calor seja excessivo ou apresentando outras anomalias.

A função " boost" pelo equipamento da Cadex, interrompe a carga se a tensão não subir normalmente, dentro de um intervalo de tempo pré-determinado.

Algumas baterias totalmente descarregada podem ser "impulsionadas" para a vida novamente, porém, não perca tempo e descarte a(s) célula(s\), se a tensão não subir para um nível normal dentro de um minuto (≥ 2,6V), enquanto a baterias é mantida em "boost".

Um estudo feito pela Cadex para examinar as baterias descartadas revelou que três em cada dez baterias são retiradas de serviço devido ao excesso de descarga (baterias com tensão abaixo de um minimo necessário para serem carregadas normalmente por seus equipamentos de recarga). Além disso, 90 por cento das baterias devolvidas não têm culpa por não se recarregarem, ou podem facilmente ser revividas.

A falta de dispositivos de teste no nível de serviço ao cliente é, em parte, a culpa pela alta taxa de substituição de baterias. A maximização da vida útil das baterias poupa dinheiro e protege o meio ambiente.

A seguir é apresentado um vídeo documentário mostrando o processo de reviver uma bateria Li-ion vítima de sub-tensão (perto de zero Volt e, digo vítima pois "alguém" poderia (e deveria), preventivamente, ter evitado que ela ficasse assim) pois todo fabricante / montadora enfatiza em seus manuais de usuário:

"Evite deixar o veículo parado por mais de 14 dias em que indicador de carga da bateria Li-ion atinge um zero ou perto de zero (estado de carga disponível )."

Usando um analisador Cadex com Função Boost:

A célula de Li-ion morta é uma unidade recém-comprada, mas chegou morta a partir da expedição apresentando uma tensão perto de zero volt.

Um carregador de Li-ion Universal simplesmente não conseguiria detectar e carregar a célula de bateria morta, devido ao circuito interno de proteção do pacote da bateria inibir qualquer corrente que tente fluir para dentro (ou para fora da bateria).

Depois de ser processado pela Função Boost do equipamento de recuperação da Cadex, o carregador universal passará a reconhecer imediatamente a célula de Li-ion e inicia o processo de carga normalmente e o processo de carregamento normal poderá voltar a ser executado novamente, sem mais a necessidade da Função Boost.

NOTAS : 1- Se, por alguma dificuldade técnica, o vídeo acima não estiver aparecendo, tente acessa-lo
                    diretamente aqui: "Saving Private Li-ion" - Reviving a under-voltage (close to Zero 
                    Volt) Li-ion battery;

               2- O processo de calibração na estação #2 foi mostrado apenas para demonstração. Já, a
                    calibração na estação #1 já foi realizado antes de fazer esta gravação.

Então alguém me pergunta: Como faço para obter acesso a um Cadex C7200, se eu não possuir um ?

Muito provavelmente as maiores empresas que ofereçam serviços de manutenção de telefonia celular ao consumidor vão ter uma dessas unidade Cadex (ou similar) em sua loja para ajudá-lo a reviver uma (ou várias) célula Li-ion que se encontram no "modo sleep". Não desista ainda da sua bateria Li-íons!

Uma questão é que eu não encontrei na Cadex, oferta de um tipo de equipamento de recuperação para pacotes de baterias de maior porte, como as usadas nos VEs, mas talvez seja possível se recuperar módulos individuais do pacote.

Baterias diferentes apresentam características construtivas também diferentes, e, portanto, os usuários precisam estar familiarizados com a sua bateria específica, a fim de acessar as células individuais dentro do pacote. De maneira geral, um simples voltímetro pode ser empregado para descobrir se as células de uma baterias ainda estão funcionais, e ao mesmo tempo para garantir que todas as células da baterias estão produzindo uma tensão semelhante.

Lembre-se de que as baterias Li-íon são funcionais, com uma tensão de operação nominal entre 2,8 volts para 4,2 volts. Uma vez que um usuário descubra a célula com defeito, deve sempre substituir aquela célula por uma nova de mesmo tipo (tensão nominal, capacidade nominal e química).

Renovando suas próprias baterias Li-íons, você pode efetivamente aumentar a vida útil da sua bateria, poupando dinheiro e ajudando a proteger o meio ambiente. Na busca por adquirir células para reposição, depois de ter encontrado um produto que lhe pareça favorável, sempre examine bem as fotos e leia cuidadosamente as descrições do produto, em caso de dúvida, nunca se faça de rogado em entrar em contato e inquirir o vendedor.

Quando tudo o mais falhar, os usuários podem sempre tentar, também, reformar o circuito de proteção do Li-ion. Normalmente, isso é feito quando uma ou mais células de bateria começa a produzir voltagens diferentes das outras células. Ao trabalhar no circuito de proteção, é imperativo se certificar de que todas as células da bateria estejam sem defeitos para poderem ficar ligadas ao circuito energizado.

No caso de baterias maiores é sempre muito importante incluir um sensor de temperatura que interrompa a corrente elétrica com a presença de elevado calor nas células. Além disso, os usuários devem sempre certificar-se de que as células substituídas estão conectadas com o respectivo circuito de proteção antes de operar a bateria.

Lidando com Pequenas Baterias de Li-Polímero e Li-íon:

(antes, leia Nota 1, no final da postagem)

Com poucos recursos, qualquer um pode "despertar" e manter funcionando pequenas e caras baterias de íons de Lítio ou Li-polímero, preguiçosas e adormecidas (de fato, elas podem, muitas vezes, ser ressuscitadas, mesmo depois de meses dormindo, com técnica adequada e ainda parecerem mais eficientes do que quando novas!). Gastando pouco e, com algum conhecimento técnico e poucos recursos ferramentais próprios, isto é possível e, eu creio, você irá se surpreender como isso pode dar realmente certo.

Não há grande segredo, na verdade é bem simples. Você só precisa ter em mãos uma fonte CC cuja saída posa ser ajustável, para poder fornecer um valor de tensão CC adequado e com uma boa precisão ao carregamento. A propósito, a fonte de alimentação CC que eu emprego como carregador não é nada especial mesmo mas, se trata de uma fonte de PC (computador pessoal), que estava descartada e que foi adaptada.

Qualquer antiga fonte de alimentação PC-ATX (por exemplo) pode ser adaptada para trabalhar como uma fonte de bancada de laboratório de ensaios, ou como um carregador de baterias, e o resultado é uma fonte de alimentação de muito boa capacidade, que pode oferecer, simultaneamente, saídas de 3,3V, 5V, +12V e -12V, como fonte de tensão fixa de bancada, ou ajustável (depois de uma adaptação) para servir, também, de carregador de baterias.

Colocando-se uma resistência de carga, que ofereça um consumo mínimo, em torno de uns 0,2 a 0,5 Amperes, pois é necessário existir consumo na saída de +5V, a fonte de alimentação PC-ATX conectada à tomada de força da rede elétrica CA, pode ser ligada, por meio de pequeno interruptor extra (da mesma forma como ele era ligada quando se encontrava no gabinete do seu PC). O interruptor não precisa ser, necessariamente, do tipo de ação momentânea (pulsante, como o que há no gabinete do PC) mas, podendo ser, inclusive, uma chave SPST comum.

A capacidade de fornecer corrente das saídas, é limitada, em cada saída, respectivamente, para aquilo que a tal fonte é especificada pelo seu fabricante, e isso é bom que se conheça, de antemão.

Com pequenas modificações, inserindo-se elementos de ajuste (trimpots e/ou potenciômetros + resistores), tanto a tensão da saída de +12V (por exemplo), quanto a da saída de 3,3V (por exemplo), podem ser ligeiramente alteradas, no caso, para poder fornecer um valor maior.

Como carregador lento de baterias automotivas de chumbo-acido (ou outras) de tensão nominal de 12V, como as comumente utilizadas em carros e de motos, o ideal é que a saída da fonte PC-ATX possa ser variada para até uns 13,8V.

Já, para carregar pequenas baterias de Lítio-polímero, desas utilizadas em aparelhos de MP4 Players e Dispositivos Móveis de Comunicação, quando tratar-se de baterias com tensão nominal de 3,7V, poderemos empregar, para o carrega,mento dessa bateria, a saída de 3,3V da fonte, modificada para variar de valor, de modo que ela possa chegar até uns 4,1V ou 4,2 V. Esse valor de tensão é o suficiente para que haja o "Efeito de Boost" (não função boost), ou seja, que a tensão oferecida ao carregamento da bateria seja suficiente para:

1. Vencer a parcela de tensão minima de carregamento da célula, mais;
2. Vencer a parcela de tensão que é debitada (e necessária) para o funcionamento do circuito de proteção e supervisão de carga, que existe embutido em todas as baterias de Li-íon (um para cada célula ou conjunto de células associadas em paralelo). 

A regra para termos o efeito boost é aplicarmos, para o carregamento, uma tensão de alimentação que seja entre 0,4 e 0,5V superior ao valor da tensão nominal da célula. Assim, Havendo apenas uma célula (ou um conjunto de células associados em paralelo), a tensão nominal da bateria de Li-Polímero é de 3,7V e da bateria de Li-íon é de 3,8V e, carregando-se com 4,1V, já é suficiente para haver o efeito boost. Todavia, carregar com 4,2 é melhor e mais garantido para os dois casos de baterias, indistintamente (mas nem toda fonte PC-ATX permitirá subir a saída de 3,3V para alem de 4,1V).

Assim, a necessidade de uma tensão de carregamento superior em aprox. 0,4 a 0,5V por célula (ou arranjo de células em paralelo), no caso ideal, devendo ser de 4,2 V para célula de Li-íon-polímero, não é para "forçar" a eletroquímica da bateria, não, mas é para prover o efeito boost.

Já. em tratando-se de pacotes de baterias com células associadas em série, podemos ter bateria de Li-Polímero valores nominais de tensão múltiplos de 3,7V  (7,4V, 11,1V, por exemplo). Então precisaremos adaptar para ser ajustável outra saída da fonte, que nos forneça tensão maior e continua valendo a regra de aplicarmos uma tensão 0,4 a 0,5V superior a tensão nominal da da célula, por célula associada em série. Por exemplo, bateria de tensão nominal de 7,4V, podemos carregar com efeito boost com 8,2 a 8,4V.

É necessário se tomar o cuidado de não sobrecarregarmos nenhuma saída da fonte, excedendo a sua capacidade de fornecer corrente. Se utilizamos a saída de +12V, por exemplo, ajustada para 13,8, para carregar de modo lento uma bateria auxiliar de chumbo-ácido de automóvel, podemos, com facilidade, demandar dessa saída da fonte uma corrente da ordem de 5 ou 10A (é típico que está saída suporte operar com correntes relativamente elevadas, o que possibilita operarmos o carregamento até de baterias 12V relativamente grandes de uns 65 A.h).

Todavia, se nós associarmos em série as saídas de +12V e de -12V, para, por exemplo, obtermos uma fonte de 24V, ideal para se empregada em ensaios de automação industrial, devemos tomar o cuidado de perceber que a limitação da capacidade de fornecer corrente ficará dependente da saída que é a mais fraca, ou seja, no caso, a saída de -12V, que em geral, pode fornecer corrente de apenas 1A, ou menos..

Sobre as modificações necessárias para tornar as tensões de saída da fonte ajustáveis, há alguns anos atras, eu postei um tutorial sobre tais adaptações, aqui: Fonte PC-ATX como carregador de Baterias

Mesmo provendo uma sobretensão (com respeito ao valor da tensão nominal da bateria, mas que ainda está dentro dos limites seguros da operação de carregamento) para garantir um "efeito boost", em muitos casos de baterias adormecidas, talvez você precise ser paciente e alternar entre 3 ou 4 ciclos compostos de etapas de carregamento e etapas de descanso, com intervalos de tempo de 1 a 3 horas.

A minha experiência me ensinou que não parece haver necessária precisão quanto ao tempo destes intervalos mas, o fato é que as baterias adormecidas tem que descansar, antes de continuar acordando, para que a química dela se estabilize entre uma tentativa de carregamento e outra. Detalhes relacionados à essa necessidade podem ser vistos em meio a outra postagem deste mesmo blog: A Nova Química da "Bateria Lagarto" do Nissan LEAF e a Nissan no Brasil.

Em muito casos, se você tentar realizar o carregamento de uma só vez, você pode deixar a bateria adormecida conectada a fonte CC por várias horas, mas ela não irá se carregará. Quando, por fim, a bateria, uma vez desconectada da fonte que a alimentava durante o carregamento, tiver conseguido firmar a sua tensão em (no caso 3,79 V na figura abaixo), não variando seque um pouquinho (tipo duas dezena de milivolts já é muito), isso sendo verificado algumas vezes ao longo de, pelo menos, uma hora de observação em descanso, então a bateria está pronta. Ela está, não apenas devidamente acordada, como plenamente carregada, pronta para uso.

Eu me surpreendi com o resultado pratico desse processo de acordar baterias adormecidas que, por exemplo, uma de um MP4 Player que havia me chegado há cerca de 1 ano antes, quando a plena carga da bateria eu ouvia músicas (com um fone dos grandes) por cerca de 4 a 5 horas. Depois de ter deixado a bateria descarregar e, em seguida, deixá-lo adormecer por uns 4 meses agora, com a mesma bateria, mesmo envelhecida, dormida e acordada (pelo processo descrito acima), pelo menos nesta primeira semana de uso, a duração da carga plena em termos de ouvir musica continuamente, com o mesmo fone de ouvido, está sendo da ordem de 12 - 15 hs ( 3X mais do que quando ela era nova !!!!!!).

Outras 2 peças de bateria Li-ions-Polímero que eu "acordei", me foram doadas pelo do dono de uma loja de baterias (Rei das Baterias), Rua Sta Efigênia  299 A, São Paulo, Centro (um bom lugar para se visitar e explorar, fora dos horários de pico, quando se pode ser melhor atendido), que eram "estoque velho", "dormidas por quase de 1 ano", sendo dadas como "perdidas" (só que não). Todas as peças que ressuscitei, até agora, são de baterias pequenas, na faixa de 280 mA.h a 500 mA.h (pois são as que cabem dentro do meu aparelho de MP4). No entanto eu estou certo de poder "acordar", também, em muitos casos, baterias maiores e mais caras, com segurança e com poucos recursos.

Como verificação final do sucesso do acordar / carregar, constatada que a tensão se manteve estável, (em, por exemplo, 3,7 V para uma Li-Polímero típica), resta, agora, fazermos um teste com carga, podendo utilizar um resistor de 15 Ohms (2 Watts, de acordo com o porte específico destas baterias que eu lidei), ligado a ela por, por exemplo, um tempo de uns 3 - 5 min. Se a tensão reduzir apenas da ordem de uma ou duas dezenas de milivolts, está OK. Fechou!

Notas:

1. Do mais simples, até o mais complexo, existem vários tipos de Circuito de Proteção e Gestão de Carga, sendo que, os mais simples, apenas protegem na descarga (mas não supervisionam a recarga). Estes primeiros (que em geral são os empregados em pequenas Baterias de Li-Polímero e Li-íon), têm, simplesmente, a finalidade de impedir que as baterias sejam sobre-descarregadas, ou seja, que durante a fase de consumo, a tensão delas afunde tanto que venha a causar o "adormecimento" que "parece" significar a "perda permanente de capacidade da bateria". Estes circuitos de proteção operam por, simplesmente, desconectar a carga, quando a tensão da bateria atinge um determinado limiar mínimo e, a isto, chamamos de "bloqueio de saída por subtensão". Todavia, o adormecimento ocorre, e se agrava, se esta bateria "plenamente descarregada" for armazenada (guardada) neste estado pois, apesar de seu minúsculo consumo de corrente (da ordem de 5 - 10 μA), este circuito de proteção continuará a consumir, gradualmente, a carga restante na química da bateria, indefinidamente. Todavia, nestes casos, quando apenas proteção contra sobre-descarga de consumo é empregado, nada impede que a bateria seja recarregada, mesmo sem a necessidade de emprego de "função boost" alguma, propriamente dita. Abaixo segue um exemplo típico de arquitetura de circuito eletrônico para este tipo de aplicação:

Este circuito é idealizado para uma única célula de bateria Li-ion / Li-Polímero, onde a tensão de bloqueio de saída (quando o circuito de proteção desliga o consumidor da por bateria), é de 3.00V. Esta tensão, definida pela relação de R1 e R2, é detectado no nó A. O LT1389 não é apenas mais um CI referência de tensão: Seu consumo de energia muito baixo, o que o torna uma escolha ideal para aplicações que requerem a vida máxima da bateria e excelente precisão. Ele exige apenas 800 nA de consumo, e fornece precisão de tensão inicial de 0,05% e 20 ppm / ° C de variação, até a temperatura máxima de operação, representando 0,19% de precisão absoluta na faixa de temperatura comercial e 0,3% na faixa de temperatura industrial.

    2.     Circuitos de Proteção e Gestão de Carga mais complexos, não apenas protegem contra sogre-descargas mas, também, gerenciam o carregamento e, podem incluir, ainda, a função de balaneamento inter-células, tanto para os casos de arranjos de múltiplas células ligadas em paralelo, quanto, como no caso de pacotes de várias células associadas em série. Uma boa referência de material, que eu recomendo, para estudo desses casos todos, são as Folhas de Dados de Baterias e Notas de Aplicação da Seiko Instruments Inc.

Veja Também:

A Eletroquímica do Lítio e sua Aplicação em Baterias de VEs (Parte 1/5)

Baterias de Íons de Lítio – Tecnologias e Bases de Custos (Parte 1/3)

O Básico Sobre o Sistema de Tração de Veículos Elétricos