- Mirando a expansão da demanda global por sistemas de armazenamento de energia, a Northvolt desenvolveu uma célula de íon de sódio e validou, no Northvolt Labs em Västerås, na Suécia, uma densidade de energia superior a 160 Wh/kg
- A célula usa ânodo de hard carbon e cátodo baseado em Prussian White, excluindo lithium, nickel, cobalt e graphite
- A Northvolt considera que essa química é mais segura, econômica e sustentável do que as atuais NMC e LFP
- A tecnologia desenvolvida com a Altris, com foco em segurança em altas temperaturas e baixo custo, é adequada para mercados de armazenamento de energia como India, Middle East e Africa
- A primeira geração é focada em armazenamento de energia, e gerações posteriores poderão se expandir para mobilidade elétrica econômica, com maior densidade de energia
Composição da célula de íon de sódio de 160 Wh/kg
- A Northvolt adicionou baterias de íon de sódio ao seu portfólio de células para ampliar sistemas de armazenamento de energia econômicos e sustentáveis
- A célula foi validada no Northvolt Labs, em Västerås, na Suécia, com densidade de energia superior a 160 Wh/kg
- A Northvolt afirma que a célula validada é mais segura, econômica e sustentável do que as químicas atuais NMC, baseadas em nickel, manganese e cobalt, e LFP, baseadas em iron phosphate
- A composição da célula é a seguinte
- Ânodo: hard carbon
- Cátodo: cathode baseado em Prussian White
- Materiais excluídos: lithium, nickel, cobalt, graphite
- Os minerais usados são materiais abundantes no mercado global, como iron e sodium, e a Northvolt planeja ser a primeira empresa a industrializar baterias baseadas em Prussian White e levá-las ao mercado comercial
Aplicação prioritária em armazenamento de energia e expansão posterior
- Esta tecnologia de íon de sódio foi desenvolvida com a parceira de pesquisa Altris e deverá servir de base para as soluções de armazenamento de energia de próxima geração da Northvolt
- Por seu baixo custo e segurança em altas temperaturas, ela é especialmente adequada para soluções de armazenamento de energia em mercados futuros como India, Middle East e Africa
- Como pode ser produzida com materiais obtidos localmente, permite criar capacidades regionais de fabricação de baterias independentes da cadeia de valor atual de baterias
- A primeira geração de células de íon de sódio da Northvolt foi projetada principalmente para armazenamento de energia
- Gerações posteriores poderão oferecer densidade de energia mais alta e se expandir para soluções econômicas de mobilidade elétrica
- A tecnologia complementa a linha de produtos existente da Northvolt
- Células de bateria lithium-ion premium para clientes automotivos
- Posiciona-se junto à tecnologia de baterias lithium-metal para aviação e veículos de alto desempenho, em desenvolvimento pela Cuberg, subsidiária da Northvolt
1 comentários
Opiniões do Hacker News
Neste verão, uma empresa francesa começou a vender ferramentas elétricas com bateria de íon de sódio em grandes lojas de materiais de construção
Anúncio do instituto nacional de pesquisa da França: https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/batteries-sodium-ion-une-pre...
Ferramenta elétrica: https://www.leroymerlin.fr/produits/outillage/outillage-elec...
Infelizmente, sobre a eficiência em Wh/kg, só consegui encontrar um artigo dizendo que, em 2017, a mesma empresa conseguia fabricar células de 90Wh/kg; ainda assim, é um produto realmente à venda, não uma promessa
Explicava que o ponto forte da empresa não era a alta densidade de energia, mas a recarga rápida, como carga completa em menos de 10 minutos
https://www.ecinews.fr/fr/tiamat-energy-lance-la-production-...
Diz que o sódio carrega 10 vezes mais rápido que o lítio, é mais seguro graças à menor temperatura de operação e tem até 5 vezes mais ciclos de carga que o lítio
Também diz que o sódio é mais abundante e acessível na Terra, e que o impacto ambiental do processamento é menor
Portanto, não é exatamente a mesma tecnologia
O vanádio tem preço parecido com o do níquel e reservas maiores, mas a produção anual atual é muito menor, então as perspectivas de recursos no longo prazo não são claras
A CATL também alegou usar ferrocianeto de sódio, isto é, “Prussian white”, mas, por algum motivo, está misturando lítio nas baterias para carros
Numa leitura cínica, pode ser lítio para estabilizar as características desfavoráveis de ciclo do sódio; numa leitura otimista, pode ser porque, por enquanto, o lítio é mais barato em economias de escala
https://web.archive.org/web/20231121142135/https://www.cnrs....
https://web.archive.org/web/20231121142300/https://www.leroy...
Acho que fui bobo por esperar isso
Segundo https://www.epectec.com/batteries/cell-comparison.html, 160Wh/kg é uma densidade parecida com a de Li-po ou íon-lítio
Essa química de bateria é atraente por ser feita com materiais comuns e por ser mais estável e segura que o lítio
Como o comunicado de imprensa não menciona isso, imagino que ela não seja competitiva em densidade de energia por litro
A Wikipedia também tem uma tabela comparativa, mas não sei o quanto ela é precisa e atualizada: https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery#Comparison
Já o lítio representa cerca de 0,002%
Considerando células atualmente em produção comercial, Li-po passa de 200Wh/kg, e íon-lítio também pode passar de 250Wh/kg
Não sou especialista, então ficaria feliz se alguém corrigisse caso eu esteja errado
À primeira vista, isso não parece sacrificar a densidade de energia, e isso é algo enorme
A China domina o mercado de grafite e agora também impõe controles de exportação
Se bem me lembro, a maioria das baterias de lítio e sódio atuais usa algum tipo de ânodo de grafite, então o uso de hard carbon pela Northvolt pode ser uma vantagem enorme para reduzir custos e riscos na cadeia de suprimentos
Não sei nada sobre o novo cátodo Prussian White, então estou aguardando uma análise especializada sobre o ânodo e o cátodo da Northvolt
O anúncio da Northvolt é um tanto cauteloso sobre o que de fato está disponível para venda agora, mas parece que está entrando em produção, o que é um bom sinal
Sistemas de armazenamento de energia residencial para a casa toda, no estilo PowerWall, estão ganhando traction, e baterias em escala de rede elétrica mudaram a ideia do que é “bom o suficiente”
Se for possível espalhar isso por 1 a 3 acres, a densidade máxima não importa, então imagino que eles mirarão primeiro esses usos
A demanda por grandes baterias locais para carregadores de veículos elétricos também parece ser um dos fatores que limitam a implantação de novos carregadores, e picos momentâneos de demanda podem ser cobertos com geradores a diesel no local, como em algumas áreas de descanso da Califórnia, ou com bancos de baterias
Acho que a segunda opção é melhor em eficiência energética e manutenção
Isso me lembra a piada “Shin, esta é a sétima semana seguida em que você anuncia uma nova invenção de bateria”
Mas, falando sério, não sei por que há tantas manchetes parecidas sobre baterias
Precisamos de textos que não cubram só o momento logo após a invenção, mas acompanhem como essas tecnologias realmente avançam depois
Também há notícias da China: https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Independentemente do anúncio da Northvolt, a densidade de energia não é ótima, então não gera tanto alarde, mas o custo parece ser bem menor
A fabricação em massa é inviável, ou é cara demais para o usuário, ou tem poucos ciclos de carga, ou não fornece corrente suficiente, ou falta estabilidade térmica em baixa/alta temperatura, ou a densidade de energia não é alta o bastante para ser portátil, ou a vida útil é curta, ou carrega devagar, ou os materiais são tóxicos demais, ou o risco de incêndio/explosão é alto, ou o avanço é pequeno demais, ou algo parecido já foi tentado 20 anos atrás e não deu certo, ou, quando chegar ao mercado, o íon-lítio também já terá avançado na mesma medida
Fico me perguntando qual é a vantagem das baterias de sódio
Baterias envolvem o movimento de íons entre eletrodos, e os íons de sódio são muito maiores, então a deformação de volume dos eletrodos durante a carga deve ser maior e, como resultado, a densidade deve ser menor e o número de ciclos de carga também menor que o de equivalentes de lítio
Elas não parecem ideais nem para a rede elétrica nem para usos móveis; o único uso que consigo enxergar são itens descartáveis muito baratos, o que não é um bom sinal para o meio ambiente
As desvantagens são a densidade de energia um pouco menor e a eficiência também um pouco pior
A CATL já produz baterias de íon-sódio há algum tempo e, até agora, elas parecem ter sido usadas principalmente em veículos elétricos chineses de baixo custo
Ainda não chegaram muito aos mercados europeu ou norte-americano; um dos motivos pode ser que ainda faltam fábricas de baterias de íon-sódio fora da China
A Northvolt parece querer mudar isso
Elas competem com outras químicas de bateria, como LFP, e provavelmente serão usadas sobretudo em carros baratos e armazenamento na rede elétrica
Porque são mais baratas e seguras, e o peso não importa
Mas para carros talvez ainda não sejam tão boas, por serem mais pesadas
Faltam opções mais baratas e fáceis de fabricar, mesmo que abram mão de algumas características
Há outro tópico no HN agora sobre limitar a carga de baterias de íon-lítio a 20–80% da capacidade
Fico curioso se baterias baseadas em química de íon-sódio também têm esse tipo de restrição ou recomendação
Em baterias chumbo-ácido e AGM, não é recomendado descarregar abaixo de 50% da capacidade
É animador ver finalmente uma inovação em baterias saindo da Europa
Dá esperança de que a Europa possa continuar tendo um papel nas áreas de energia de baterias e automóveis
John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino receberam o prêmio pelo “desenvolvimento de baterias de íon-lítio”
[0]: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/
Entre BYD Dolphin, Kia eNiro e VW ID.3, tirando talvez o preço, não há muita diferença prática
O motor a combustão já foi um fator de diferenciação, mas isso agora desapareceu
O artigo de pesquisa original que parece servir de base para este desenvolvimento foi publicado em 2015 e pode ser visto colando o título no sci-hub: “Rhombohedral Prussian White as Cathode for Rechargeable Sodium-Ion Batteries”
Chama atenção que foi um projeto apoiado pela ARPA-E e que parte da pesquisa foi feita no Lawrence Berkeley National Labs
Como eles estavam procurando uma composição compatível com as tecnologias existentes de fabricação de baterias, está mais próximo de pesquisa aplicada do que de pesquisa básica
O artigo explica que a alta concentração de Na resolve o problema anterior de falta de sódio e que, por poder ser montada diretamente com um ânodo de carbono duro para formar uma célula completa, ela é importante para a fabricação escalável de baterias de íon-sódio compatível com a infraestrutura atual de baterias de íon-lítio
Do anúncio dos resultados da pesquisa até o desenvolvimento comercial e um produto entregável, foram cerca de 8 anos; não sei bem se o venture capital veria isso como um prazo de retorno aceitável
A China deve colocar muitas baterias de íon-sódio em produção a partir deste ano
Para mim, os ciclos de carga e o custo são mais importantes do que o peso e a densidade da bateria
Só assim será possível deslocar, em termos de preço, a geração de eletricidade que emite mais carbono
https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
As vantagens alegadas aparecem em frases involuntariamente cômicas, mas incluem melhor segurança, número de ciclos semelhante ao LiFePo, capacidade muito melhor em baixas temperaturas e proteção ambiental
Parece algo que deve ser encarado com bastante ceticismo
O preço também é cerca de 50% mais caro que o LiFePo
Como muitas imagens dos produtos mostram paisagens externas de inverno, o desempenho em temperaturas muito baixas parece ser o principal argumento de venda
O íon-sódio dificilmente terá grande impacto nesse mercado até cair abaixo do LFP em preço
É um bom avanço, mas ainda fica muito aquém dos quase 3,5 kWh que poderiam ser alcançados com uma célula a combustível de sódio metálico
Um dispositivo desses é descrito na patente expirada US3730776A, e há uma cópia aqui: https://orgpad.com/file/DrCoHGH6xJJqraDeusqrtS?token=D6S5Bow...
Um dispositivo semelhante para gerar corrente também pode ser feito na garagem
Muita eletricidade solar e eólica é desperdiçada no mundo todo porque não há uma forma econômica de armazená-la
Na última vez que verifiquei, baterias LiFePO4 custavam mais de US$ 100 por kWh, e um Powerwall prático custa o preço de um carro pequeno, além de representar um grande risco de incêndio
Há uma necessidade urgente de baterias baratas, atóxicas e não inflamáveis que possam ser implantadas em grande escala fora de carros, drones e celulares
A bateria anunciada parece talvez atender a essas condições
https://cuberg.net/
Íon-sódio é uma tecnologia que mira baixo custo em aplicações estacionárias, nas quais peso e tamanho importam menos, ou seja, sistemas de armazenamento de energia em escala de rede
Há adjetivos demais
Dizem que é mais custo-eficiente e melhor nisso e naquilo, mas não há nada sobre quanto melhor nem em comparação com o quê
Agora devem estar surgindo artigos e vídeos no YouTube do tipo “pode chegar ao seu próximo carro elétrico antes do que você imagina”
A CATL também alegou 160 Wh/kg dois anos atrás, mas é provável que o produto que ela de fato fabricará fique mais perto de 120 Wh/kg
Não há informações sobre ciclos de carga, e “segurança em altas temperaturas” é menos interessante do que uma especificação real da faixa de temperatura de operação