As baterias de íon de sódio estão preparadas para crescer, com anúncios recentes do maior fabricante de baterias do mundo e uma nova iniciativa dos laboratórios nacionais dos EUA.
As baterias de íons de sódio para veículos elétricos e armazenamento de energia estão se tornando predominantes. O uso mais amplo dessas baterias poderia levar a custos mais baixos, menor risco de incêndio e menor necessidade de lítio, cobalto e níquel.
Em 18 de novembro, a CATL, maior fabricante mundial de baterias, anunciou sua bateria de íon de sódio de segunda geração, cuja produção em massa começaria em 2027. A empresa com sede na China disse que a nova bateria tem uma densidade de energia de 200 watts-hora. por quilograma, o que representa um aumento em relação aos 160 watts-hora por quilograma da geração anterior, lançada em 2021. Maior densidade de energia em uma bateria EV se traduz em maior autonomia de condução.
Em 21 de Novembro, um consórcio de sete laboratórios nacionais dos EUA anunciou uma nova iniciativa na qual gastariam 50 milhões de dólares para promover a colaboração para acelerar o desenvolvimento de baterias de iões de sódio. A parceria é liderada pelo Argonne National Laboratory na área de Chicago.
Os dois anúncios fazem parte de uma mudança maior, à medida que governos, investigadores e empresas procuram alternativas às baterias de iões de lítio, a tecnologia dominante para veículos elétricos e armazenamento de energia.
Por enquanto, não há automóveis de passageiros ou caminhões vendidos nos Estados Unidos que utilizem baterias de íon de sódio. Alguns modelos de íon de sódio estão disponíveis na China e em países que importam veículos da China.
“A razão pela qual estamos buscando isso é muito simples”, disse Venkat Srinivasan, cientista de baterias em Argonne e diretor da nova colaboração. “É porque a enorme procura por baterias de iões de lítio significa que temos uma restrição na cadeia de abastecimento.
“Temos um problema com o cobalto. Temos um problema com o níquel”, disse ele, citando dois dos metais frequentemente usados em baterias de íon-lítio.
O cobalto, o níquel e o lítio acarretam uma série de preocupações, incluindo os danos ambientais da mineração. Além disso, grande parte da oferta é controlada por rivais geopolíticos dos EUA, como a China, e parte da mineração ocorre em países com padrões laborais inadequados.
Em contraste, uma bateria de íons de sódio depende de um elemento – o sódio – que você pode encontrar no sal de cozinha e na água do oceano.
Entre outros benefícios, as baterias de íon de sódio têm melhor desempenho do que as baterias de íon de lítio em frio extremo. CATL disse que sua nova bateria funciona em temperaturas tão baixas quanto -40 graus Fahrenheit.
Além disso, uma bateria de íon de sódio apresenta risco de incêndio muito menor. Quando as baterias de íons de lítio sofrem danos, isso pode causar “fuga térmica”, o que desencadeia um incêndio perigoso e tóxico.
O processo de fabricação de baterias de íon de sódio é semelhante ao das baterias de íon de lítio, ou pelo menos semelhante o suficiente para que as empresas possam mudar as linhas de montagem existentes sem ter que gastar muito em reequipamento.
Mas as baterias de íon de sódio têm algumas desvantagens. O grande problema é a baixa densidade de energia em comparação com o íon de lítio. Como resultado, um VE alimentado por uma bateria de iões de sódio percorrerá menos quilómetros por carga do que uma bateria de iões de lítio do mesmo tamanho.
“Isso é exatamente o que a natureza nos deu”, disse Srinivasan. “Do ponto de vista da física, as baterias de sódio têm inerentemente menor densidade de energia do que as baterias de lítio.”
Uma típica bateria de íon de sódio tem uma densidade de energia de cerca de 150 watts-hora por quilograma no nível da célula, disse ele. As baterias de íons de lítio podem variar de cerca de 180 a quase 300 watts-hora por quilograma.
Perguntei a Srinivasan o que ele acha da afirmação da CATL de uma bateria de íon de sódio com 200 watts-hora por quilograma.
“Tendemos a ser céticos em relação aos comunicados de imprensa das empresas”, disse ele. Ele especificou que seu comentário se aplica a todas as empresas de baterias.
A iniciativa dos laboratórios nacionais tem um cronograma de cinco anos, com o objetivo de desenvolver baterias de íons de sódio com densidades de energia que correspondam ou excedam as atuais baterias de íons de lítio à base de fosfato de ferro. Os pesquisadores fariam isso encontrando várias eficiências em design e materiais.
O projeto está acontecendo paralelamente ao trabalho contínuo dos laboratórios para desenvolver e melhorar outros tipos de baterias.
As baterias de íon-lítio dominam o mercado atual. Este ano, a produção global de baterias de iões de lítio foi de cerca de 1.500 gigawatts-hora, e a produção de baterias de iões de sódio foi de 11 gigawatts-hora, ou menos de 1 por cento, de acordo com a Benchmark Mineral Intelligence.
No entanto, a produção de baterias de iões de sódio está a crescer e prevê-se que atinja 140 gigawatts-hora até 2030, cerca de 13 vezes o nível atual, de acordo com a Benchmark. A produção de íons de lítio também deverá quase triplicar até 2030.
“O principal impulsionador do mercado para baterias de íon de sódio é o seu potencial para serem competitivas em termos de custos com as baterias de íon de lítio”, disse Catherine Peake, analista da Benchmark.
Mas a competitividade em termos de custos é um desafio neste momento porque os preços do lítio são invulgarmente baixos. A oferta global de lítio cresceu mais rapidamente do que a procura desde 2022, levando a preços mais baixos.
Pesquisadores e analistas esperam que as baterias de íon de sódio tenham uma vantagem de custo em relação às de íon de lítio no longo prazo. A McKinsey and Co. disse no ano passado que as baterias de íon de sódio têm potencial para ser 20% menos dispendiosas do que as baterias de íon de lítio. (Srinivasan concordou que uma poupança de 20% é plausível.)
A maior parte do esforço das empresas de baterias para construir sistemas de iões de sódio está a acontecer na China, mas parte está a acontecer noutros mercados, incluindo um plano da Natron Energy, com sede na Califórnia, para abrir a sua primeira grande fábrica em Rocky Mount, na Carolina do Norte. A Natron fez seu anúncio sobre o projeto de US$ 1,4 bilhão em agosto e não deu um cronograma para quando a planta estaria online.
Enquanto isso, pesquisadores e empresas continuam trabalhando em outras tecnologias de baterias.
Perguntei a Srinivasan como as baterias de íon de sódio se encaixam nesse quadro mais amplo. Ele disse que o íon de sódio provavelmente ganhará participação de mercado nos próximos anos como uma alternativa às baterias de íon de lítio.
Perto do final da década, começarão a estar disponíveis baterias de estado sólido, o que permitiria densidades de energia mais elevadas e autonomias de condução mais longas. As baterias de estado sólido usam um eletrólito sólido em vez de líquido ou gel. O eletrólito é a substância através da qual os íons se movem conforme vão de um lado para o outro durante a carga e a descarga.
As tecnologias podem coexistir no mercado, disse Srinivasan.
Ele acredita que as baterias de estado sólido serão inicialmente mais comuns em modelos de última geração e populares entre pessoas que desejam o maior alcance possível.
Ele espera que as baterias de íon de sódio sejam mais comuns em veículos elétricos de baixo custo para pessoas que vivem em cidades ou subúrbios e não valorizam muito a autonomia.
“Não será um jogador marginal”, disse ele sobre o íon sódio. “Na verdade, será um segmento de rápido crescimento.”
Outras histórias sobre a transição energética para anotar esta semana:
Os republicanos ponderam sobre o destino do programa de empréstimos do Departamento de Energia: O controlo republicano do Congresso pode significar o fim do Gabinete de Programas de Empréstimos do Departamento de Energia, que forneceu milhares de milhões de dólares para apoiar projectos de energia limpa em todo o país. Os principais republicanos nos comités de energia estão a considerar se devem eliminar o cargo ou redirecioná-lo para enfatizar fontes de energia que têm mais apoio dos republicanos, como projetos nucleares, geotérmicos e até de combustíveis fósseis, como relata Nico Portuondo para a E&E News.
Escritório de programas de empréstimo dá suporte à fábrica de baterias de Indiana: Ressaltando o que está em jogo em quaisquer mudanças no Escritório de Programas de Empréstimos, o escritório aprovou esta semana cerca de US$ 7 bilhões para uma fábrica perto de Kokomo, Indiana, que construirá baterias para veículos elétricos Chrysler, Dodge, Jeep e Ram. O empréstimo irá para uma joint venture entre Samsung SDI e Stellantis, como relata Jack Ewing para o The New York Times. Os empréstimos serão vinculativos uma vez assinados, o que deverá acontecer em janeiro, antes do final do governo Biden. Isto reduz as hipóteses de a próxima administração Trump poder tomar medidas para interromper os empréstimos.
Novas tarifas solares dos EUA no Sudeste Asiático para aumentar os preços e reduzir as margens de lucro: Espera-se que uma nova rodada de tarifas de importação de painéis solares sobre os produtores do Sudeste Asiático aumente os preços ao consumidor e reduza as margens de lucro dos produtores, como relata Colleen Howe para a Reuters. As novas tarifas foram amplamente antecipadas pela indústria. A decisão do Departamento de Comércio é a segunda relacionada a um caso comercial movido por fabricantes de painéis solares que acusam empresas chinesas de venderem injustamente componentes solares abaixo do custo nos Estados Unidos.
Os Estados Unidos estão produzindo células solares novamente: A capacidade de produção de energia solar está a regressar aos Estados Unidos, com fábricas a produzir células fotovoltaicas neste país pela primeira vez desde 2019, de acordo com um novo relatório da Wood Mackenzie e da Solar Energy Industries Association. A Lei de Redução da Inflação oferece incentivos para os fabricantes de células solares se estabelecerem nos Estados Unidos. A maior parte do equipamento solar utilizado nos Estados Unidos é importado, mas a produção nacional está a aumentar, como relata JP Casey para a PV Tech.
Estados recebem US$ 1,2 bilhão para construir estradas e rodovias com materiais de baixo carbono: A administração Biden concedeu 1,2 mil milhões de dólares em subsídios para acelerar a utilização de asfalto, vidro e aço mais limpos em projetos rodoviários, como relata Maria Gallucci para a Canary Media. Agências de transporte em 37 estados, Washington, DC e Porto Rico deverão receber o dinheiro. Mas não está claro se as autoridades federais conseguirão continuar o programa durante a segunda administração Trump.
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