Pesquisas inovadoras da Universidade de Ciência de Tóquio demonstram que as baterias de íon de sódio (Íon-Na) poderão em breve substituir as baterias de íon-lítio (Íon-lítio) em aplicações que exigem carregamento rápido, alta densidade de energia e maior segurança. As descobertas, publicadas na Chemical Science em 15 de dezembro de 2025, indicam que essas baterias de próxima geração podem superar as principais limitações que impediram a adoção mais ampla da tecnologia de íon-Na.
As limitações do íon-lítio e a ascensão do íon-sódio
Durante anos, as baterias de íon-lítio dominaram o mercado de armazenamento de energia, alimentando tudo, desde smartphones até veículos elétricos. No entanto, as baterias de iões de lítio apresentam riscos inerentes: são propensas a fugas térmicas (sobreaquecimento incontrolável e potenciais incêndios), e a sua dependência do lítio, um recurso geograficamente concentrado, levanta preocupações na cadeia de abastecimento.
As baterias de íon Na oferecem uma solução potencial. O sódio é muito mais abundante e mais barato que o lítio, e as baterias de íon Na são inerentemente mais estáveis. O desafio, até agora, tem sido alcançar um desempenho comparável ao do íon-lítio em termos de velocidade de carregamento e densidade de energia.
Como funciona a inovação
A equipe da Universidade de Ciências de Tóquio concentrou-se no carbono duro (HC), um material conhecido por sua capacidade de armazenar íons de sódio rapidamente. No entanto, tentativas anteriores de maximizar as taxas de carregamento foram prejudicadas por “engarrafamentos” no eletrólito da bateria – os íons ficaram obstruídos ao entrarem no HC.
Para resolver isso, os pesquisadores combinaram HC com óxido de alumínio, criando um eletrodo combinado que permitiu que os íons fluíssem livremente. Isso permitiu que os íons de sódio entrassem no HC em taxas comparáveis aos íons de lítio que entram no grafite em uma bateria de íon-lítio.
A principal descoberta é que os íons de sódio requerem menos energia para se agruparem nos poros microscópicos do HC, o que significa que as baterias de íon-Na podem, teoricamente, carregar mais rápido do que as baterias de íon-lítio. Isto é significativo porque aborda uma barreira de longa data à comercialização de íons Na.
Implicações no mundo real e vantagens de segurança
Esta descoberta tem implicações importantes para o armazenamento de energia. Sistemas de baterias em escala de rede, que exigem capacidades de descarga rápida para integração de energia renovável, serão muito beneficiados. Baterias de íons de Na de carregamento rápido também poderiam melhorar o armazenamento de energia em veículos elétricos e outras aplicações de alta demanda.
Mais importante ainda, as baterias de íon-Na são significativamente mais seguras do que as de lítio. Conforme destacado por estudos da Universidade Islâmica de Tecnologia, da Universidade Estadual de Idaho e da Universidade de Waterloo, os íons de sódio são menos propensos às reações descontroladas que fazem com que as baterias de íons de lítio queimem ou explodam.
A segurança contra incêndio é uma preocupação crítica: o Conselho Nacional de Chefes de Bombeiros do Reino Unido alertou sobre o “risco de incêndio significativo” representado pelos sistemas de armazenamento de energia com baterias de íon-lítio, que podem queimar por horas ou até dias depois de acesos. As baterias de íon-Na, por outro lado, oferecem uma alternativa muito mais estável.
“Nossos resultados demonstram quantitativamente que a velocidade de carregamento de um SIB usando um ânodo HC pode atingir taxas mais rápidas do que a de um LIB”, afirmou Shinichi Komaba, principal autor do estudo.
Esta pesquisa ressalta que o futuro do armazenamento de energia pode estar no sódio, oferecendo uma combinação atraente de desempenho, economia e segurança aprimorada.
