As baterias de íon-sódio estão surgindo como uma alternativa às de íon-lítio, mais segura e de menor custo, com um estudo internacional recente destacando sua competitividade no armazenamento estacionário de energia. A pesquisa mostra que o investimento contínuo e o desenvolvimento da cadeia de suprimentos podem viabilizar uma adoção mais ampla na próxima década.
As baterias de íon-sódio (SIBs) são cada vez mais consideradas uma alternativa sustentável ao armazenamento de íon-lítio (Li-ion), principalmente porque a demanda global por lítio deverá ultrapassar a oferta até 2028, de acordo com um relatório recente da Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA). Apesar desse potencial, alcançar amplo sucesso comercial, especialmente além de aplicações de nicho, continua sendo um desafio.
Uma equipe internacional de pesquisa publicou uma visão geral abrangente das principais tendências de mercado no setor e ecossistema de baterias de íon-sódio (SIB). Sua análise sugere que as tecnologias de íon-sódio já são competitivas com algumas tecnologias de íon-lítio em segmentos selecionados do mercado.
“Em aplicações onde tamanho e peso são menos críticos, como armazenamento estacionário de energia, as baterias de íon-sódio já estão começando a surgir comercialmente”, disse o autor principal, Nazmul Hossain, à pv magazine. “Grandes fabricantes, como a CATL, anunciaram planos para iniciar a produção em massa de células de íon-sódio de próxima geração até 2026, com a intenção de expandir seu uso para veículos e sistemas de armazenamento.”
No entanto, analistas do setor preveem que alcançar a paridade total de custos e desempenho com as baterias de íon-lítio convencionais, particularmente o fosfato de ferro-lítio (LFP), levará tempo, à medida que as escalas de produção e as tecnologias amadurecerem. Hossain estima que isso poderá ocorrer em meados da década de 2030. “As baterias de íon-sódio são atualmente competitivas em nichos de mercado e poderão se tornar amplamente competitivas no armazenamento estacionário nos próximos cinco a dez anos, conforme os custos diminuírem e as cadeias de suprimentos amadurecerem”, afirmou.
Segundo Hossain, a competitividade final da tecnologia de baterias de íon-sódio dependerá do equilíbrio entre custo e desempenho. A abundância natural e o baixo custo do sódio o tornam um candidato atraente para o armazenamento de energia em larga escala. Ao contrário do lítio, que está sujeito à volatilidade de preços e a restrições de recursos, o sódio oferece um caminho para sistemas de baterias mais acessíveis, com potencial de redução de custos de 30 a 40% em comparação com as células de íon-lítio convencionais.
No entanto, essa vantagem de custo tem um preço. “As baterias de íon-sódio geralmente têm densidade de energia menor, tipicamente entre 120 e 200 Wh/kg, o que limita sua adequação para aplicações onde o peso é um fator crítico, como veículos elétricos”, disse Hossain, observando que os pesquisadores estão trabalhando para superar essas limitações, investigando novos materiais de cátodo e ânodo, formulações de eletrólito otimizadas e designs de células avançados para aumentar o desempenho sem comprometer a vantagem de custo.
“Em resumo, a competitividade será determinada pela combinação de custos e melhorias de desempenho”, acrescentou Hossain. “Alcançar o mesmo nível de armazenamento de energia continua sendo difícil, apesar do baixo custo das matérias-primas.”
As baterias de íon-sódio são especialmente adequadas para aplicações de armazenamento estacionário de energia, incluindo o armazenamento de energia solar e eólica ou a redução dos picos de carga na rede elétrica. Um benefício notável é a segurança; a tecnologia de íon-sódio é menos propensa à fuga térmica do que muitos sistemas de íon-lítio, o que lhe confere um perfil de segurança robusto para grandes instalações.
Hossain também reconheceu as limitações da tecnologia. Além da menor densidade de energia, alguns especialistas argumentam que, para armazenamento de longa duração, químicas alternativas, como as baterias de fluxo, podem se mostrar mais econômicas. “Prevê-se que as baterias de íon-sódio tenham um desempenho muito bom no armazenamento de energia em redes elétricas e em outras aplicações estacionárias; no entanto, podem não ser a opção mais adequada para todos os segmentos, principalmente aqueles com requisitos de alta densidade de energia”, afirmou.
O ecossistema industrial para baterias de íon-sódio está ganhando impulso. Além da CATL, empresas como a Sinopec e a LG Chem estão desenvolvendo materiais e cadeias de suprimentos para apoiar uma implantação mais ampla. O interesse do mercado e a capacidade de produção estão em ascensão, com projeções que sugerem uma capacidade potencial de centenas de gigawatts-hora até 2030, à medida que a demanda cresce em armazenamento de energia e em aplicações selecionadas de veículos elétricos.
“O interesse do mercado e a capacidade de produção estão aumentando, com potencial para atingir centenas de gigawatts-hora de capacidade até 2030”, enfatizou Hossain. “Esse crescimento está sendo impulsionado pela expansão da implantação em armazenamento de energia e em certas aplicações para veículos elétricos.”
No artigo “Sodium ion batteries: A sustainable alternative to lithium-ion batteries with an overview of market trends, recycling, and battery chemistry”, publicado na Next Energy , Hossain e seus colegas identificaram as principais barreiras que impedem a adoção mais ampla da tecnologia de baterias de íon-sódio.
Essas vantagens incluem baixa densidade de energia, longa vida útil e estabilidade, supressão de dendritos, operação em baixas temperaturas, industrialização do carbono e integração em nível de sistema. “Com os avanços interdisciplinares contínuos na ciência dos materiais, eletroquímica e processos de fabricação, as baterias de íon-sódio estão prestes a se tornar não apenas uma alternativa, mas um complemento e uma contraparte estrategicamente vital para as baterias de íon-lítio”, afirmaram os pesquisadores.
O grupo de pesquisa era composto por acadêmicos da Universidade Islâmica de Tecnologia de Bangladesh , da Universidade de Waterloo, no Canadá, e da Universidade Estadual de Idaho, em Pocatello, nos Estados Unidos.
