Baterias de íons de sódio: o próximo passo para carros elétricos mais baratos

Para que os carros elétricos realmente fiquem mais baratos, não basta reduzir custos em motor, eletrônica e montagem: é indispensável que as baterias também se tornem mais acessíveis. Hoje, as baterias LFP (fosfato de ferro-lítio) parecem ser a alternativa mais favorável em preço, mas, no curto prazo, pode surgir uma opção ainda mais em conta: as baterias de íons de sódio.

O principal destaque das baterias de íons de sódio é simples: elas dispensam o lítio - ao contrário das LFP, que, embora mais baratas do que as NMC (níquel, manganês e cobalto), continuam pertencendo à família das baterias de íons de lítio. E é justamente aí que está o ponto crítico.

Mesmo existindo lítio suficiente no planeta, a tendência é caminhar para um cenário em que a demanda ultrapassa a oferta - o que significa abrir muitas novas minas. Isso tende a pressionar os preços para cima e, além disso, a matéria-prima fica concentrada nas mãos de poucos países, com a China liderando.

Nesse contexto, as baterias de íons de sódio aparecem como uma possível resposta aos desafios ligados ao lítio na corrida rumo à eletrificação total do automóvel. Mas, na prática, elas têm condições reais de se tornar viáveis?

Vantagens e desvantagens

Em termos de conceito, as baterias de íons de sódio são bastante parecidas com as de íons de lítio - afinal, sódio e lítio fazem parte do mesmo grupo de metais alcalinos e compartilham propriedades semelhantes. A arquitetura também segue a mesma lógica: há um cátodo e um ânodo e, entre eles, circulam íons de sódio (em vez de íons de lítio), processo que permite a geração de eletricidade.

Elas não são exatamente uma invenção recente: baterias de íons de sódio existem desde os anos 80. O que mudou é que, neste século, o interesse voltou a crescer - justamente por causa dos obstáculos associados ao lítio e do custo elevado das baterias.

E quais são os ganhos das baterias de íons de sódio em comparação com as de íons de lítio? Veja os principais:

• Abundância - o sódio (presente também no sal) é o sexto material mais abundante do planeta;
• Custo - por ser abundante, tende a ser mais barato que o lítio, e outros insumos também podem custar menos (por exemplo, dá para trocar o cobre por alumínio);
• Meio ambiente - não depende de metais raros e a reciclagem tende a ser mais simples;
• Segurança - podem ser descarregadas completamente, algo que não ocorre com as de íons de lítio; isso torna o transporte muito mais seguro e elimina o risco de incêndio;
• Faixa térmica - diferente das baterias de íons de lítio, as de íons de sódio lidam muito bem com frio, mantendo 90% do desempenho a -20 ºC;
• Recargas - chegam a 80% da capacidade total em menos de 20 minutos.

Se a lista de vantagens é tão grande, por que elas ainda não se tornaram padrão? Como era de se esperar, há desvantagens relevantes - e, até agora, suficientes para segurar a adoção:

• Densidade energética - é o grande “calcanhar de Aquiles”: fica abaixo das baterias de íons de lítio, inclusive das LFP, exigindo mais células para alcançar a mesma capacidade;
• Massa - o sódio é mais pesado do que o lítio e, somado à menor densidade energética, pode agravar o problema do peso já elevado dos veículos elétricos;
• Vida útil - o número de ciclos de carga/descarga é menor do que nas baterias de íons de lítio, especialmente nas LFP.

Ainda assim, o desenvolvimento das baterias de íons de sódio ganhou força nos últimos anos, e é razoável esperar que esses pontos fracos sejam reduzidos. A chinesa CATL, por exemplo, já apresentou uma bateria de íons de sódio com densidade energética e vida útil competitivas em relação às LFP.

A comparação abaixo resume como as baterias de íons de sódio se posicionam diante das de íons de lítio (LFP e NMC), com base nos pontos discutidos:

Critério	Íons de sódio	LFP (íons de lítio)	NMC (íons de lítio)
Custo (€/kWh)	Entre 10-20% mais acessíveis que as LFP	Em média 20% mais baratas que as NMC	Mais caras
Densidade energética	Inferior (ponto fraco)	Superior às de íons de sódio	Superior às de íons de sódio
Massa	Pode aumentar (sódio mais pesado)	Menor impacto relativo	Menor impacto relativo
Vida útil (ciclos)	Inferior	Melhor, sobretudo nas LFP	Não indicado
Desempenho no frio	Mantém 90% a -20 ºC	Pior no frio	Pior no frio
Segurança/transporte	Pode ser totalmente descarregada; mais segura; elimina risco de incêndio	Não pode ser totalmente descarregada	Não pode ser totalmente descarregada
Recarga	Até 80% em menos de 20 minutos	Não indicado	Não indicado

Falando especificamente de custos (€/kWh), as baterias NMC são as mais caras. As LFP custam, em média, 20% menos, e as baterias de íons de sódio saem de 10-20% mais baratas do que as LFP.

E, conforme a fabricação ganhar escala, a tendência é que os preços caiam ainda mais. A CATL estima 40 dólares por kWh para a segunda geração das suas baterias de íons de sódio.

As baterias de íons de sódio vão substituir as de íons de lítio?

Mesmo com avanços recentes animadores - especialmente em densidade energética e em ciclos de carga -, é muito improvável que as baterias de íons de sódio substituam completamente as de íons de lítio. As tecnologias de íons de lítio também continuam evoluindo.

Ainda assim, as baterias de íons de sódio têm espaço para ganhar terreno, principalmente nos segmentos de entrada, em que o preço pesa mais na decisão de compra.

Quando veremos baterias de íons de sódio nos automóveis elétricos?

A expectativa é que não demore muito. Na China, foi exibido recentemente um protótipo de testes do compacto Sehol E10X (marca criada a partir de uma parceria entre a JAC Motors e o Grupo Volkswagen) equipado com baterias de íons de sódio da HiNa Battery.

O conjunto tem 25 kWh de capacidade - e densidade energética de 120 Wh/kg - e permite ao E10X rodar 252 km entre recargas. É um número excelente, desde que se considere que o valor é do ciclo chinês, bem menos exigente do que o ciclo WLTP.

Ainda não está claro se o modelo chegará à produção, mas a também chinesa BYD já prometeu uma versão do pequeno Seagull com bateria de íons de sódio. Quando isso acontecer, a configuração prevista é de 30 kWh e autonomia de 305 km (novamente, no ciclo chinês).