Quando as baterias de sódio começarão a substituir as baterias de lítio?
Baterias de sódio contra baterias de lítio
As baterias de íons de lítio são os sistemas de armazenamento de energia eletroquímica preferidos para uma ampla variedade de aplicações.
No entanto, outros tipos de tecnologias emergentes já estão se preparando para oferecer baterias mais baratas e menos danosas ao meio ambiente.
Entre elas, as baterias de íons de sódio (Na) têm mostrado grande potencial para representar a próxima geração de solução de armazenamento de energia de baixo custo e ecologicamente correta.
Para fazer um balanço da situação, um time de especialistas na área, de pelo menos oito universidades europeias, combinou seu conhecimento e experiência para avaliar o status atual da tecnologia de íons de sódio, avaliando desde os materiais até o desenvolvimento das células, oferecendo uma comparação realista dos indicadores-chave de desempenho para as baterias de lítio e de sódio.
Eles afirmam que as baterias à base de sódio oferecem uma combinação de propriedades atraentes. Elas são de baixo custo, usam precursores sustentáveis e têm um abastecimento seguro de matéria-prima. Além disso, elas são promissoras porque podem ser produzidas nas mesmas instalações de fabricação das baterias de íons de lítio já existentes.
Tipos de baterias de sódio
Assim como as baterias baseados em lítio, as baterias baseadas em sódio vêm em diferentes formas, como íons de sódio, baterias de sódio de estado sólido, baterias sódio-ar e baterias de sódio-enxofre.
Embora as duas últimas sejam vistas como tecnologias revolucionárias do futuro, a tecnologia íons de sódio representa uma tecnologia atraente quase pronta para desafiar as baterias de íons de lítio em aplicações específicas.
Os especialistas indicam que, com o desenvolvimento recente, os melhores materiais atuais disponíveis para células de íons de sódio devem permitir fabricar baterias com uma densidade de energia muito próxima à da atual geração de células comerciais de íons de lítio.
Um dos campos de aplicação mais importantes para os protótipos de baterias de íons de sódio são certamente os sistemas de armazenamento de energia estacionários, onde o custo e o ciclo de vida representam dois parâmetros fundamentais.
"Neste campo, as baterias de íons de sódio têm o potencial de dominar o mercado futuro, representando o sistema mais promissor para preencher a lacuna entre a produção e a utilização de energia, garantindo o fornecimento de energia. No entanto, as aplicações de alta potência no campo automotivo eletrificado são um nicho potencial de aplicação para as baterias de íons de sódio," disse a professora Ivana Hasa, da Universidade do Warwick, membro do painel de especialistas.
Roteiro tecnológico para baterias de sódio
A equipe também aponta o que falta fazer.
Por exemplo, melhorias tecnológicas são necessárias para aumentar o desempenho das baterias de sódio, especialmente em termos de densidade de energia.
Mas é preciso levar em conta que resultados extremamente encorajadores foram alcançados para a tecnologia de íons de sódio em um tempo mais curto do que o que se obteve com a tecnologia de íons de lítio, quando essas baterias começaram a ser desenvolvidas.
Segundo a equipe, o aprimoramento tecnológico será alcançado pela otimização da fabricação e da montagem dos componentes das células, como ocorreu nos últimos trinta anos para a tecnologia de lítio.
"Do ponto de vista da pesquisa aplicada, os esforços de pesquisa futuros devem ser dedicados à pesquisa fundamental, descoberta de materiais e compreensão dos processos termodinâmicos e cinéticos que governam a química desses sistemas. Além disso, a investigação de baterias de íons de sódio em larga escala é de importância fundamental para se obter dados realistas para avaliar o progresso da tecnologia, bem como a adoção de uma metodologia comum para relatar os avanços entre a comunidade científica, permitindo uma comparação justa entre os resultados de desempenho," disse Hasa.
Artigo: Challenges of today for Na-based batteries of the future: From materials to cell metrics
Autores: Ivana Hasa, Sathiya Mariyappan, Damien Saurel, Philipp Adelhelm, Alexey Y. Koposov, Christian Masquelier, Laurence Croguennec, Montse Casas-Cabanas
Revista: Journal of Power Sources
Vol.: 482, 228872
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228872
