A tecnologia de íons de lítio domina o setor das baterias. Mas outras opções estão surgindo, como as baterias de sódio e zinco, que combinam várias vantagens: materiais mais baratos, uma vida útil mais longa e um impacto ambiental menor.

Nos carros elétricos, nos smartphones, nos laptops… Quando se trata de baterias, não há como dispensar a tecnologia de íons de lítio. No entanto, este “grande avanço do século passado“, nas palavras de Jean-Marie Tarascon, titular da cátedra de Química do estado sólido e da energia no Collège de France, poderá em breve ver outras tecnologias entrar no páreo, e, em alguns casos, até roubar seu lugar.

As baterias de lítio são eficientes, o metal é leve, o que é bom para a mobilidade, e têm uma boa densidade de energia, mas colocam vários problemas.

“A mobilidade elétrica se reinventou nos últimos dez anos e, como os esforços de P&D são muito significativos no setor, surgirá provavelmente uma tecnologia que ultrapassará o íon de lítio dentro de alguns anos.”

Os fabricantes de baterias estão à procura de soluções que utilizem os materiais mais baratos, disponíveis em todas as regiões do mundo, o que não é o caso do lítio ou de metais raros, como o cobalto utilizado nestas baterias para facilitar as reações químicas nos elétrodos“, explica Antoine de Broves, especialista em soluções de armazenamento de energia para a Omexom (VINCI Energies).

O lítio é menos raro, mas a sua extração é limitada a regiões específicas e tem um impacto ambiental significativo. Encontra-se em grandes quantidades na Bolívia, no Chile e nos salares andinos em particular. Evitar a utilização de metais raros ou de metais cujas jazidas são limitadas permite diminuir o custo econômico e ambiental das baterias.”

Entre as opções possíveis, há experiências promissoras baseadas em íons de sódio, por um lado, e em zinco-ar, por outro“, completa Antoine de Broves.

Um demonstrador industrial para o íon de sódio

O que seria o santo Graal das baterias? Seria o resultado de um cálculo incluindo o impacto ecológico, o custo, a densidade energética, o peso e a duração da vida útil. A Omexom acompanha com atenção a evolução das tecnologias sendo desenvolvidas por laboratórios e startups como a empresa Tiamat, em Amiens, no norte da França.

Esta startup é uma das pioneiras trabalhando sobre a bateria de amanhã. Desenvolveu uma nova geração de baterias de íons de sódio e lançou um primeiro demonstrador industrial.

Nos Paises Baixos, em Delft, a AquaBattery também avança com esta tecnologia baseada no sódio, que oferece diferentes vantagens: baixo custo e alta disponibilidade do sal, durabilidade e segurança. Com uma relação potência/energia superior à da bateria de íons de lítio, a solução de íons de sódio é particularmente interessante para as utilizações exigindo muita energia.

Em Amiens, a Tiamat aposta nas capacidades de carga rápida da bateria de íons de sódio para utilizar esta solução quando os ciclos de carga-descarga são curtos e os requisitos de autonomia limitados. Por exemplo, para as soluções de mobilidade, em particular compartilhada, como as bicicletas e patinetes elétricos, ou ainda para potências mais elevadas, como os ônibus e o material circulante industrial que dispõem de estações de recarga rápida.

Por enquanto, o íon de sódio não é indicado para os carros elétricos, por conta da sua autonomia limitada em energia. Contudo, a sua capacidade em termos de potência abre perspectivas para o armazenamento a curto prazo de eletricidade na rede, para assegurar o equilíbrio entre a produção e o consumo de eletricidade em tempo real, por exemplo.

O zinco-ar reciclável

Uma outra tecnologia satisfaz os critérios econômicos e ambientais: a solução zinco-ar. O zinco é um metal comum, abundante e presente em regiões muito diversas. Comprada pela EDF, a empresa ZnR batteries especializou-se neste nicho com a solução Zinium. Ela está experimentando um sistema de armazenamento residencial de zinco-ar.

Para além da disponibilidade e do baixo custo dos seus componentes, esta solução tem a vantagem de ser reciclável e não apresentar o mesmo risco de superaquecimento que o lítio. Além disso, acrescenta Antoine de Broves, “a densidade energética da solução de zinco-ar é quatro vezes superior à da solução de íon de lítio”.

A mobilidade não seria, à primeira vista, seu setor, por conta do seu tempo de carga mais lento do que o íon de lítio. No entanto, a tecnologia do zinco-ar pode satisfazer as necessidades de autoconsumo residencial e industrial. Também pode ser utilizado como solução de armazenamento para as microrredes.

Estas novas tecnologias de baterias, baseadas tanto no sódio como no zinco, têm uma excelente densidade energética e os fabricantes preveem uma longa vida útil (número de ciclos). Logo, são muito promissores“, resume Antoine de Broves. Alguns demonstradores ainda são caros e oferecem energia e potência muito limitadas, mas a mobilidade elétrica se reinventou nos últimos dez anos e, como os esforços de P&D são muito significativos no setor, surgirá provavelmente uma tecnologia que ultrapassará o íon de lítio dentro de alguns anos.” Tal como nos primórdios da informática, a indústria das baterias realiza progressos a cada mês.

15/10/2020