Como o sódio pode mudar o jogo das baterias

May 06, 2023

Baterias mais baratas podem estar no horizonte.

Este artigo é do The Spark, o boletim climático semanal do MIT Technology Review. Para recebê-lo em sua caixa de entrada todas as quartas-feiras, inscreva-se aqui.

Aperte o cinto, porque esta semana estamos falando de baterias.

Nos últimos dois meses, tenho notado muitos anúncios sobre um novo tipo de bateria, que pode abalar muito as coisas se todas as promessas que estou ouvindo se tornarem verdadeiras.

O novo desafiante? Baterias de íon de sódio, que trocam o sódio pelo lítio que alimenta a maioria dos veículos elétricos e dispositivos como telefones celulares e laptops hoje.

As baterias de íons de sódio podem abrir caminho para alguns cantos do mercado de baterias até o final deste ano e podem ser enormes na redução de custos para EVs . Escrevi uma história sobre todos os anúncios recentes, e você deve lê-la se estiver curioso sobre quais empresas estão entrando nessa tendência e quais são seus planos.Mas para o boletim desta semana, vamos nos aprofundar um pouco mais na química e considerar o que os detalhes podem significar para o futuro das baterias EV.

Uma das razões pelas quais o lítio domina as baterias hoje é absolutamente, irritantemente simples: é pequeno.

Quero dizer isso no sentido mais literal e atômico. O lítio é o terceiro elemento mais leve, mais pesado que apenas o hidrogênio e o hélio. Quando se trata disso, é difícil vencer o metal mais leve existente se você estiver tentando fabricar baterias compactas e leves.

E reduzir o peso e o tamanho é o objetivo para fazer tudo, desde iPhones até EVs: uma bateria leve e potente significa que seu telefone pode ser menor e seu carro pode ir mais longe. Portanto, uma das principais formas de medir o progresso das baterias é a densidade de energia – quanta energia uma bateria pode armazenar em um determinado tamanho.

As baterias à base de sódio podem começar a chegar ao mercado este ano, se as empresas seguirem seus planos.

Quando você olha para essa realidade química, não é de admirar que as baterias de íon-lítio tenham explodido em popularidade desde sua estreia comercial na década de 1990.Obviamente, também existem outros fatores, como a capacidade do íon de lítio de atingir altas tensões para fornecer muita energia, mas é difícil exagerar o benefício de ser leve e portátil.

As baterias de íon-lítio também se beneficiaram por serem as incumbentes. Existem inúmeros pesquisadores vasculhando o mundo em busca de novos materiais e novas maneiras de construir células de íon-lítio, e muitas empresas fabricando-as em maior número - tudo isso resulta em maior eficiência. Como resultado, os custos caíram basicamente todos os anos durante décadas (com a notável exceção de 2022).

E, ao mesmo tempo, a densidade de energia está aumentando, uma tendência pela qual sou pessoalmente grato porque muitas vezes esqueço de carregar meu telefone por dias a fio, e normalmente funciona muito melhor quando isso acontece agora do que alguns anos atrás.

Mas só porque o íon de lítio domina o mundo das baterias hoje não significa que vai acabar com a concorrência para sempre.

Já escrevi sobre o crescente número de opções na indústria de baterias antes, principalmente no contexto de armazenamento estacionário na rede elétrica.Isso é especialmente importante na transição para fontes de energia renováveis ​​intermitentes, como eólica e solar.

Embora os sistemas de backup tendam a usar baterias de íon-lítio hoje, já que são o que está disponível, muitas empresas estão trabalhando para construir baterias que podem eventualmente ser ainda mais baratas e mais robustas. Em outras palavras, muitos pesquisadores e empresas desejam projetar baterias especificamente para armazenamento estacionário.

Novas baterias podem ser feitas com materiais abundantes como ferro ou plástico, por exemplo, e podem usar água em vez de solventes orgânicos para carregar a carga, abordando preocupações persistentes sobre a segurança de instalações de baterias de íon-lítio em grande escala.