Produção de baterias de estado sólido na ProLogium

Imagem da futura fábrica da ProLogium em Dunquerque (Foto: ProLogium)

As baterias de íon-lítio, em todas as suas diversas combinações químicas, tornaram-se onipresentes em todo o mundo. De dispositivos portáteis a carros e caminhões, se possui uma bateria, provavelmente utiliza uma fórmula à base de lítio.

Essas baterias passaram por melhorias significativas, mas ainda apresentam problemas. Temperaturas extremas, tanto de frio quanto de calor, podem afetar o desempenho e a segurança, enquanto a densidade máxima de energia é limitada a cerca de 250 watts-hora (Wh) por quilograma. Assim, um veículo de passageiros elétrico a bateria precisa transportar cerca de 500 kg de células de íon-lítio e componentes auxiliares.

As baterias de íon-lítio recebem esse nome devido aos sais de lítio líquidos usados como eletrólito – esse é o meio que permite a passagem de íons carregados/descarregados entre o ânodo e o cátodo. Para evitar que elétrons livres façam o mesmo percurso, cada célula possui um separador. Se essa barreira se degradar ou for perfurada, pode criar condições para uma fuga térmica.

Como o próprio nome sugere, as baterias de estado sólido substituem o eletrólito líquido por um meio sólido. Feito de cerâmica, vidro ou plástico, este atua como um separador entre os dois eletrodos. Devido à sua alta resistência, é possível substituir o ânodo de grafite de uma célula de íon-lítio por um feito de lítio (ou outro material de alto desempenho), o que pode proporcionar uma densidade de energia maior (aproximadamente 400 Wh/kg).

O eletrólito sólido também suporta temperaturas muito mais altas, o que significa que as baterias de estado sólido podem ser recarregadas a taxas significativamente maiores – resultando em um tempo de recarga mais curto. Além disso, a capacidade da célula de armazenar energia se degrada mais lentamente, o que significa que elas podem suportar muito mais ciclos de carga/descarga do que uma bateria de íon-lítio equivalente.

Mas há um porém: embora ofereçam vantagens claras em relação às células de íon-lítio, as baterias de estado sólido são caras e difíceis de fabricar em larga escala. Isso ocorre porque as camadas que compõem o eletrólito sólido se expandem e contraem conforme aquecem e esfriam, desalinhando-se e afetando o desempenho.

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Assim, tendo tudo isso em mente, o vencedor da corrida das baterias de estado sólido será o primeiro a aperfeiçoar a fabricação em larga escala do eletrólito sólido em camadas, a ponto de ele suportar mudanças de temperatura sem que o núcleo se deforme.

Em setembro de 2025, no evento IAA Mobility em Munique, Alemanha, Vincent Yang, fundador e CEO da ProLogium Technology, anunciou que, após duas décadas de pesquisa e desenvolvimento, a empresa estava pronta para apresentar sua bateria de lítio-cerâmica de estado sólido superfluidizada totalmente inorgânica de quarta geração.

“Este não é apenas um conceito de laboratório, mas um sistema verificado e produzível em massa”, disse Yang, que continuou: “Suas principais inovações são nosso eletrólito patenteado SF-Ceramion, ânodo 100% silício e separador 100% cerâmica, que juntos definem um novo padrão para baterias de próxima geração.”

Seleção do local

Até o anúncio de Yang sobre as baterias Gen4, a ProLogium continuava pesquisando e produzindo células de bateria em sua fábrica em Taiwan. Mas, com o apoio de novos investimentos, era hora de levar a tecnologia mais recente da empresa para novos mercados.

Entre os convidados da cerimônia de lançamento da pedra fundamental do ProLogium estavam ministros de alto escalão do governo francês (Foto: Power Progress).

Num dia chuvoso e ventoso de fevereiro deste ano, ministros do governo francês e outros convidados reuniram-se para testemunhar a cerimónia de inauguração da nova gigafábrica de células de baterias de estado sólido da ProLogium. Localizada perto de Dunquerque, no norte de França, a empresa tem como meta uma produção de 4 GWh a partir de 2028.

Catherine Sung, diretora de Estratégia Global e Operações na França da ProLogium, ofereceu mais detalhes sobre a seleção do local.

“A nova fábrica tinha que ser na Europa, pois tínhamos investidores importantes no projeto que queriam a gigafábrica mais perto de suas próprias instalações. Quando começamos, tínhamos cerca de 90 locais em consideração. Desses, selecionamos cinco locais potenciais, incluindo Dunquerque.”

A disponibilidade de energia suficiente e a geração de energia por meio de tecnologia limpa foram fatores cruciais para a escolha final da bateria Dunkirk. Isso contribuirá para reduzir ainda mais a pegada de carbono do fabricante da bateria.

A unidade da ProLogium em Dunquerque, França, fica ao lado do terminal portuário (Foto: ProLogium)

“É claro que o porto de Dunquerque está bem ao nosso lado”, continuou Sung – as operações de contêineres eram claramente visíveis do local da ProLogium. “Podemos usar essa conexão para importar materiais e exportar células acabadas, o que ajudará a otimizar nossa logística.” Ela acrescentou que os clientes estarão localizados na Europa, Ásia e Estados Unidos.

Planos de produção

A produção em massa de uma geração anterior de células de bateria ProLogium começou em 2013 em Taiwan. Naquela época, as células eram destinadas principalmente a eletrônicos de consumo e outros campos, incluindo aplicações médicas, já que o nível de segurança superior das células de bateria as torna adequadas para uso próximo ao paciente.

“A partir daí, começamos a aprimorar nossa tecnologia de produção”, diz Sung. “Passamos da produção de células folha por folha para um método rolo a rolo. Introduzimos a primeira versão desse método em 2017.”

Sung explica que o método rolo a rolo se aproveita da natureza física do eletrólito sólido usado em baterias de estado sólido, que, embora sólido, possui certa flexibilidade. "Essa flexibilidade do material do eletrólito permite a produção rolo a rolo e, por sua vez, é isso que é fundamental para a produção em massa", afirma ela.

Outro elemento que contribui para a produção em larga escala de células é a tecnologia Logithium, desenvolvida pela ProLogium. A função principal do sistema é descrita como uma "estrutura adesiva de separação exclusiva que melhora o rendimento da bateria e previne curtos-circuitos". Mas o sistema também pode auxiliar no alinhamento das camadas de eletrólito e na conexão correta do ânodo e do cátodo.

Sistema rolo a rolo na fábrica da ProLogium em Taoke, Taiwan (Foto: ProLogium)

As células individuais da bateria são conectadas por meio de um método bipolar que liga o ânodo de uma célula ao cátodo de outra. O projeto minimiza o material inativo, ao mesmo tempo que aumenta a densidade de energia e a condutividade para, em última análise, fornecer uma tensão mais alta. Os desafios incluem o gerenciamento da resistência da interface e a garantia da estabilidade mecânica.

“Com as baterias convencionais, toda a fiação é externa”, explica Sung. “Com o método bipolar, a fiação é mínima. Na verdade, basta encostar as células uma na outra. É por isso que o sistema Logithium é a base da nossa tecnologia. É ele que permite o layout bipolar.”

Outro componente da solução é o separador; como observado por Yang em sua apresentação na IAA, em vez de plástico, as células produzidas pela ProLogium utilizam um material cerâmico. Essa barreira possui resistência mecânica superior e, combinada com excelente estabilidade térmica, praticamente elimina a possibilidade de curto-circuito.

Ao contrário de outras células que utilizam um eletrólito sólido à base de sulfeto, a bateria de estado sólido da ProLogium não necessita de pressão externa para sua produção ou operação. Em vez disso, o processo de laminação depende da temperatura para obter a adesão necessária. Isso cria a interface entre a base do eletrólito e o que Sung descreve como "o material ativo". Questionada sobre o que seria esse material, ela se recusa a dizer, alegando ser propriedade intelectual da ProLogium.

Embora não necessite de pressão, o eletrólito requer um ambiente seco para a montagem do núcleo. Isso ocorre porque a presença de umidade durante o processo de deposição das camadas pode afetar a qualidade do produto final. Portanto, como observa Sung, um investimento considerável foi feito na criação de um ambiente seco e de equipamentos de montagem adequados.

Flexibilidade através da automação

Após a introdução da produção rolo a rolo em 2017, a fábrica da ProLogium em Taiwan atingiu, em 2024, a marca de produção anual de um gigawatt. É essa tecnologia que, segundo Sung, será replicada na unidade de Dunquerque.

“A fábrica será quase 100% automatizada”, diz ela. “Vamos carregar e descarregar os rolos manualmente, mas quase todas as outras operações serão realizadas com algum nível de automação.”

Vincent Yang discursando na cerimônia de inauguração da nova fábrica da ProLogium (Foto: Power Progress)

A automação também contribui para a flexibilidade da produção. A ProLogium fabricará células de estado sólido de vários tamanhos, de acordo com as necessidades do cliente, portanto, a capacidade de ajustar os processos automatizados para fornecer essas células é fundamental para o modelo de negócios.

“Vamos explorar oportunidades em diversos mercados”, acrescenta ela. “Trabalharemos com fabricantes de equipamentos originais (OEMs) de veículos elétricos, mas também com empresas que produzem sistemas de armazenamento de energia elétrica em baterias, aplicações aeroespaciais e, possivelmente, robótica.”

Ao planejar a linha de produção de Dunquerque, Sung afirma que haverá oportunidades para combinar ainda mais operações e processos com base em tecnologia e capacidade. Isso, juntamente com outros fatores, ajudará a ProLogium a atingir sua primeira meta de produzir 4 GW de armazenamento de baterias, o que, segundo Sung, corresponde a entre 40.000 e 50.000 células individuais de capacidades variadas.