Com melhorias potenciais de segurança e custos de fabricação reduzidos, as baterias de íon-sódio estão amadurecendo no momento exato.
Uma célula de bateria em close-up sentada no chassi de um veículo elétrico. (Crédito da imagem: Comezora via Getty Images) Inscreva-se em nossa newsletter
A maioria das baterias recarregáveis usadas na tecnologia de hoje, de carros elétricos aos telefones em nossos bolsos, são baterias de íon-lítio (Li-ion). Desde sua criação no início dos anos 90, a tecnologia de baterias Li-ion tem sido amplamente adotada por sua alta densidade de energia, construção leve e capacidade de fornecer alta voltagem sob demanda para gadgets e veículos.
Mas os cientistas estão trabalhando em um novo concorrente que ameaça relegar as Li-ion ao passado — pelo menos em aplicações específicas. As baterias de íon-sódio (Na-ion) (às vezes chamadas de NIBs como abreviação de bateria de íon-sódio) são uma tecnologia de bateria emergente que armazena íons de sódio carregados nos eletrodos das baterias, em vez de íons de lítio, como nas baterias Li-ion.
As baterias de Na-ion também vêm com benefícios de segurança inerentes que podem torná-las mais palatáveis para configurações de bateria estáticas e em larga escala, dizem os cientistas que trabalham na tecnologia.
Baterias de Na-ion vs baterias de Li-ion: Quais são os benefícios?
O principal benefício das baterias de Na-ion é que elas são mais baratas, fáceis e sustentáveis de fabricar devido à pura disponibilidade de sódio.
“Particularmente, o sódio é mais barato, mais abundante e menos geograficamente concentrado que o lítio”, explicou Dustin Bauer, um associado da firma de propriedade intelectual Reddie & Grose com experiência de doutorado estudando a síntese, composição e uso de baterias de Na-ion e Li-ion.
Devido à tensão de operação das baterias, as Li-ion exigem o uso de cobre para o coletor de corrente negativo, mas o cobre é mais caro e pesa mais que o alumínio.
Carmen M. López, cientista principal no grupo de eletroquímica do National Physical Laboratory (NPL).
Com a última década tendo tornado claros os potenciais inconvenientes da cadeia de suprimentos global, bem como as metas climáticas exigindo uma mudança em massa para grades e transportes eletrificados sempre que possível, há um benefício claro em adotar baterias que não dependem de minerais críticos difíceis de obter para funcionar.
“Para referência, o Sódio é o sexto elemento mais comum na Terra, e tem uma abundância natural de 2.360 mg/L, enquanto o Lítio, em 32º na lista, tem uma abundância natural de 20 mg/L”, disse Carmen M. López, cientista principal no grupo de eletroquímica do National Physical Laboratory (NPL).
Uma vez que as cadeias de suprimentos para baterias de Na-ion estejam operacionais em escala, elas podem ajudar a impulsionar os custos muito abaixo das baterias Li-ion, inundando o mercado mundial com opções de armazenamento de energia mais acessíveis. Por exemplo, a CATL, a maior fabricante de baterias do mundo, iniciou recentemente a produção comercial de baterias de Na-ion para veículos pesados.
Além do silício usado para o cátodo na bateria, a química das baterias de Na-ion também contorna a necessidade de outros componentes caros.
“Devido à tensão de operação das baterias, as Li-ion exigem o uso de cobre para o coletor de corrente negativo, mas o cobre é mais caro e pesa mais que o alumínio”, disse López.
Ela acrescentou que as baterias de Na-ion têm o potencial de substituir eletrólitos orgânicos — usados como meio condutor para íons em baterias Li-ion — por eletrólitos aquosos. Isso tornaria a produção de baterias ainda mais sustentável e barata.
A química da bateria também está no centro das alegações de segurança em torno das baterias de Na-ion. O runaway térmico — uma reação em cadeia exotérmica que pode ocorrer dentro das células da bateria e causar sua combustão — é menos provável de ocorrer em uma bateria de Na-ion do que em uma bateria Li-ion.
Isso ocorre porque os íons de sódio são maiores que os íons de lítio e, portanto, têm maior “atrito” — o resultado é que, em caso de dano que possa levar ao runaway térmico, eles fluem para o ponto de impacto a uma taxa improvável de causar um rápido pico de temperatura. Os íons de lítio, por outro lado, podem fluir rapidamente, causando superaquecimento, liberação de oxigênio e ignição.
Uma imagem infravermelha mostrando uma bateria de íon-lítio superaquecendo. (Crédito da imagem: Donal Finegan, UCL)
Finalmente, as baterias de Na-ion oferecem resistência a temperatura aprimorada em comparação com as baterias Li-ion, devido à sua baixa volatilidade e à menor viscosidade do eletrólito. Em resumo, isso se refere à degradação do desempenho em baixas temperaturas ligada à menor densidade de carga dos íons de sódio em comparação com os íons de lítio, significando que os íons continuam a se mover livremente mesmo em baixas temperaturas.
Em um estudo recente publicado em 12 de dezembro no periódico Chinese Chemical Letters, cientistas da Hunan First Normal University e da Central South University descobriram que as baterias Li-ion poderiam reter apenas 20% de sua capacidade de energia em temperatura ambiente quando testadas a -20 graus Celsius. As baterias Na-ion, observaram os pesquisadores, poderiam oferecer melhor desempenho, sujeito a testes adicionais.
As baterias de Na-ion poderiam ser boas para VEs?
O menor custo e a maior segurança das baterias de Na-ion as tornam candidatas adequadas para baterias de VE. Em primeiro lugar, à medida que o mundo aumenta sua adoção de VEs — com 39 países tendo ultrapassado 10% de participação nas vendas de VEs em 2025, de acordo com o think tank de energia Ember — cadeias de suprimentos mais sustentáveis e escaláveis para baterias de veículos se tornarão necessárias.
Assim que a produção de Na-ion for alcançada em escala, ela poderá ser altamente regionalizada, com fábricas na maioria das regiões do mundo capazes de capturar ou sintetizar o carbono duro que forma a espinha dorsal dos dispositivos.
Além disso, a menor chance de runaway térmico ocorrer dentro das baterias de Na-ion poderia aumentar a segurança das baterias de VE, que atualmente combustam a uma taxa semelhante à dos combustíveis de gasolina e diesel, de acordo com dados da National Car Charging.
Nenhuma tecnologia é perfeita, no entanto, e é improvável que vejamos as baterias de Na-ion substituírem todas as baterias Li-ion tão cedo. Isso ocorre porque as desvantagens das Na-ion a tornam uma alternativa mais situacional às baterias à base de lítio que conhecemos tão bem.
Em primeiro lugar, as baterias de Na-ion têm menor densidade de energia do que as baterias Li-ion. Isso ocorre pela mesma razão que elas têm menor viscosidade – os íons de sódio são simplesmente maiores que os íons de lítio, reduzindo o movimento geral que pode ocorrer dentro do eletrólito da bateria Na-ion e se traduzir em potência.
A massa do sódio também é três vezes maior que a do lítio, segundo a American Physical Society, o que significa que você obtém menos carga retida por grama de bateria Na-ion.
Na prática, isso se soma ao fato de que as baterias de Na-ion são incapazes de competir com as Li-ion pela pura quantidade de energia retida. Os mesmos dados da American Physical Society citaram a densidade de energia média das baterias Li-ion como na faixa de 100-300 watt-hora por quilograma. As baterias de Na-ion de primeira geração da CATL, em contraste, alcançaram um valor de apenas 160 Wh/kg.
O interior de um veículo elétrico, mostrando sua bateria. (Crédito da imagem: Getty Images/xia yuan)
A menor densidade de energia inerente das baterias de Na-ion em comparação com as Li-ion é um grande obstáculo para usá-las em VEs, apesar dos potenciais benefícios de segurança. Bauer descreveu a questão da densidade de energia como o “principal e possivelmente decisivo” inconveniente para as baterias de Na-ion, e é claro que os pesquisadores estão trabalhando duro para superar esse desafio.
“Há muito debate na comunidade de baterias sobre isso”, disse López ao Live Science. “Devido às limitações de potência e densidade de energia, para alimentar seu VE típico, o tamanho e o peso das baterias de Na-ion que seriam necessárias as tornariam inadequadas para implantação a bordo. A melhor chance em transportes seria em infraestrutura de carregamento lento e/ou veículos de curta distância ultra-compactos.”
López acrescentou que as desvantagens da menor densidade de energia das Na-ion não podem ser compensadas por seu menor custo e peso devido ao seu design mais simples e com pouco cobre. Então, por enquanto, a economia de algumas baterias de Na-ion simplesmente não fecha.
Tudo isso significa que as baterias de Na-ion são atualmente mais adequadas para sistemas estáticos — e, portanto, não são a primeira escolha para baterias de VE. Mas isso está longe de ser um mercado de nicho.
O armazenamento em rede é promissor
De fato, um dos usos mais promissores para baterias de Na-ion, apoiado por especialistas com quem o LiveScience conversou, é o armazenamento de energia em escala de rede, como sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS).
Esses vastos conjuntos de baterias estão se tornando cada vez mais importantes para a estabilidade das redes nacionais e regionais, em particular para armazenar a produção intermitente de energia de fontes renováveis, como parques solares e eólicos, para uso posterior.
Armazenar conjuntos de baterias pode ser complicado para usos como veículos elétricos. (Crédito da imagem: Andriy Onufriyenko/Getty Images)
Por exemplo, o Parlamento do Reino Unido examinou o risco de runaway térmico para BESS em escala de rede, citando exemplos de incêndios em sites de BESS ligados ao processo em Liverpool e Essex.
Mas mesmo com o menor custo inicial das Na-ion em consideração, a densidade de energia continua sendo uma desvantagem para a tecnologia quando se trata de armazenamento de energia. Por exemplo, o MC Cube-SIB ESS da gigante de VEs e baterias BYD, seu produto BESS de Na-ion, oferece uma capacidade de armazenamento de energia de apenas 2,3 MWh em sua configuração de tamanho de 20 pés, conforme relatado pela Energy Storage News. Isso se compara a cerca de 6,4 MWh para a oferta Li-ion da BYD na mesma linha.
Bauer apontou para a Baochi Storage Station em Yunnan como um exemplo de uso de Li-ion e Na-ion para armazenar energia renovável em escala. Alguns dos principais benefícios relatados da abordagem incluem descarga mais rápida das baterias — seis vezes mais rápida que os modelos de bateria atuais, de acordo com o Global Times — e melhor resiliência em condições climáticas que variam de -20 a 45 graus Celsius.
Quando as baterias de Na-ion estarão comercialmente disponíveis?
Embora a pesquisa em Na-ion esteja em andamento e novas descobertas ajudem a melhorar a densidade de energia das baterias de Na-ion, este é um campo de pesquisa maduro com enorme potencial comercial. Na verdade, já estamos vendo fabricantes produzindo produtos movidos por baterias de Na-ion.
“A produção comercial já está acontecendo, com capacidade inicial de produção em massa entrando em operação”, disse Bauer.
“A CATL, que é a maior fabricante de baterias Li-ion do mundo, em 2025 apresentou um VE de passageiros Naxtra NIB com densidade de energia de 175 Wh/kg, e a Freevoy, uma bateria de íon misto (NIB misto e Li-ion LFP). Mais recentemente, a CATL revelou o Tianxing II, um NIB ‘produzido em massa’ para veículos comerciais leves.”
Apesar disso, López adverte que mais testes de segurança no mundo real para baterias de Na-ion ainda precisam ser concluídos: “Por exemplo, será mais desejável e prático implantar essas baterias em ambientes urbanos versus remotos? Como as adaptamos à infraestrutura elétrica existente? Entre outras coisas a serem consideradas”, disse ela.
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