Explorando o potencial das baterias de sódio: um vislumbre do futuro do armazenamento de energia sustentável e acessível

Embora haja recursos mundiais suficientes para atender a demanda por lítio nos próximos anos, alguns analistas temem que a falta de investimentos - principalmente - possa levar a um certo desabastecimento no médio prazo, já que a capacidade de extração da indústria não tem crescido no ritmo taxas necessárias nos últimos anos, de acordo com os dados mais recentes.

Por esta razão, a IDTechEx prevê um crescimento significativo na demanda por baterias de sódio, especialmente naquelas aplicações em que altas densidades de energia não são estritamente necessárias (sistemas estacionários de armazenamento de energia, veículos elétricos de baixo custo, etc.).

Esses tipos de baterias dispensam materiais como cobalto no cátodo. Além disso, o sódio não liga eletroquimicamente com o alumínio à temperatura ambiente, o que torna possível substituir o coletor de corrente de cobre no ânodo por um coletor de alumínio consideravelmente mais barato; isso, por sua vez, aumenta as taxas de segurança, uma vez que as células podem realmente ser transportadas sem carga.

Atualmente, três famílias principais de materiais catódicos para baterias de sódio estão sendo fortemente pesquisadas: óxidos metálicos em camadas, compostos polianiônicos e análogos do "azul da Prússia". Essas químicas, que estão sendo desenvolvidas respectivamente por empresas como Faradion (Reino Unido), Tiamat (França) ou Natron (EUA), são de fato adequadas para uma ampla variedade de aplicações.

Os óxidos em camadas de metais de transição têm uma estrutura que permite a inserção reversível de sódio. A sua principal vantagem é o baixo peso molecular, que se traduz numa elevada capacidade específica; no entanto, sofrem de uma certa instabilidade estrutural (especialmente em altas tensões), razão pela qual têm uma capacidade algo baixa em termos de ciclos.

Os materiais polianiônicos têm menor capacidade devido ao seu maior peso molecular, bem como baixa condutividade, mas em troca oferecem maior voltagem e melhor estabilidade estrutural. Os análogos do azul da Prússia são a alternativa mais acessível, mas sofrem de uma baixa densidade de energia volumétrica em comparação com a primeira opção.

Qual dos três é o melhor investimento, então? Isso depende da aplicação específica e dos requisitos de cada projeto. Conforme explicado anteriormente, os óxidos metálicos em camadas oferecem alta capacidade específica, mas podem ter um ciclo de vida mais baixo; materiais polianiônicos fornecem alta voltagem e estabilidade estrutural à custa de menor capacidade e condutividade; enquanto os análogos do azul da Prússia são uma opção acessível com menor densidade de energia volumétrica.

É essencial considerar fatores como custo, desempenho, segurança e sustentabilidade para determinar o uso - ou investimento - mais adequado para uma determinada aplicação. Pesquisa, desenvolvimento e inovações nesses materiais provavelmente continuarão a moldar o futuro da tecnologia de bateria de sódio, tornando-a mais acessível para vários setores e aplicações.

De fato, as baterias de sódio apresentam uma alternativa promissora às baterias de íon-lítio devido à sua sustentabilidade, acessibilidade e potencial para aplicações de amplo alcance. Embora cada material do cátodo - óxidos de metal em camadas, compostos polianiônicos e análogos do azul da Prússia - tenha suas próprias vantagens e desvantagens, determinar a escolha ideal depende dos projetos específicos e de seus requisitos exclusivos. Espera-se que a pesquisa, o desenvolvimento e a inovação contínuos na indústria de baterias de sódio avancem ainda mais a tecnologia, abrindo novas possibilidades e oportunidades para sistemas de armazenamento de energia e veículos elétricos mais ecológicos e econômicos.

Fonte: IDTechEX

Todas as imagens são cortesia da Tesla Inc.

Nico Caballero é especialista em Data Analytics e energia solar. Ele também possui um Diploma em Carros Elétricos da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, e gosta de fazer pesquisas sobre Tesla e baterias EV. Ele pode ser encontrado em @NicoTorqueNews no Twitter. Nico cobre os últimos acontecimentos da Tesla e dos veículos elétricos no Torque News.