A Demanda por Lítio Vai Despencar com as Novas Baterias de Sódio‑Íon?

Além do Lítio‑Íon

Baterias têm se tornado progressivamente a principal inovação tecnológica da década, da mesma forma que as décadas anteriores foram moldadas pela ascensão do PC ou da Internet.

Isso ocorre porque o progresso na tecnologia de baterias está impulsionando não apenas a revolução dos veículos elétricos, mas também se apresenta como a limitação crucial para a descarbonização da rede elétrica, devido à intermitência das fontes renováveis.

Baterias ultra‑densas e/ou baratas também serão fundamentais para eletrificar e descarbonizar setores da economia que consomem muita energia, como a indústria pesada (química, metalurgia, manufatura) e o transporte (caminhões, navios, aviões).

Até agora, isso foi alcançado com variações de baterias de lítio, seja lítio‑íon (lítio‑níquel‑manganês NMC e lítio‑níquel‑cobalto‑ alumínio NCA) ou lítio‑ferro‑fosfato (LFP). Foi uma tecnologia transformadora que, com razão, concedeu a seus inventores o Prêmio Nobel de Química de 2019 (siga o link para a história da invenção da bateria de lítio‑íon).

Até agora, esperava‑se que essas baterias continuassem dominando o mercado, graças à sua densidade de energia extremamente alta.

Fonte: S&P Global

Posteriormente, as baterias de estado sólido são consideradas como um possível próximo passo para continuar aumentando a densidade das baterias e também usar muito lítio, veja “5 Melhores Ações de Baterias de Estado Sólido para Observar ou Comprar”.

No entanto, o lítio não é o único íon utilizável em baterias. O sódio, muito mais abundante e barato, base do sal de cozinha, também é um candidato.

O problema é que as baterias de íon‑sódio têm apresentado densidade de energia mais baixa até o momento, sendo relegadas a veículos elétricos de baixo preço/alcance limitado ou a baterias estacionárias de escala utilitária.

Isso pode mudar, graças à invenção de baterias de íon‑sódio usando o cátodo TAQ. Esse foi o trabalho de pesquisadores do MIT e do Brookhaven National Laboratory, que publicaram seus resultados no Journal of the American Chemical Society, sob o título “Baterias de Sódio‑Íon de Alta Energia e Alta Potência a partir de um Cátodo Orgânico em Camadas”.

Fonte: Princeton University

Cátodo TAQ

Reportamos anteriormente sobre o cátodo TAQ em “Designing a Better Battery – Out with Cobalt and In with…TAQ?”. TAQ, ou bis‑tetraaminobenzoquinona, é um composto orgânico sólido em camadas.

Nesta pesquisa de 2024, os pesquisadores descobriram que o TAQ não só tem potencial como material de supercapacitor, como também superou o cátodo de lítio tradicional.

Fonte: GreenCarCongress

Eles descobriram como melhorar a aderência do TAQ ao coletor de corrente de aço inoxidável do cátodo, aumentando a estabilidade do novo protótipo de cátodo prova de conceito.

Ao adicionar materiais contendo celulose e borracha ao TAQ, eles alcançaram com segurança mais de 2.000 ciclos de carga‑descarga. A densidade de energia também foi superior à dos cátodos à base de cobalto, e o carregamento levou menos de 6 minutos.

Também vale a pena notar que cátodos orgânicos têm sido discutidos para outros tipos de baterias, por exemplo, para íon‑alumínio, íon‑sódio/potássio, zinco, ou baterias de duplo íon à base de cálcio. Portanto, é possível que a descoberta das propriedades do TAQ possa ser aplicada a outros tipos de baterias além das de lítio‑íon.

E foi exatamente isso que a equipe de pesquisa fez, criando uma bateria de íon‑sódio com densidade de energia ultra‑alta.

Bateria de Sódio‑Íon TAQ

Por que Sódio?

A razão pela qual os pesquisadores escolheram o sódio para o próximo passo de sua pesquisa é a abundância do material.

“É sempre melhor ter um portfólio diversificado para esses materiais. O sódio está literalmente em todo lugar. Para nós, buscar baterias feitas com recursos realmente abundantes, como matéria orgânica e água do mar, está entre nossos maiores sonhos de pesquisa.

Estar na linha de frente do desenvolvimento de um cátodo ou bateria de íon‑sódio verdadeiramente sustentável e de baixo custo é realmente empolgante.”

Mircea Dincă – Professor de Química no MIT.

Há também uma justificativa comercial, pois este estudo, assim como o estudo inicial de 2024 sobre o TAQ, foi financiado pela Automobili Lamborghini S.p.A. Materiais mais baratos e tecnologia de bateria que não dependem de uma cadeia de suprimentos dominada pela China podem ser um salva‑vidas para a indústria automobilística europeia, que tem enfrentado dificuldades e está atrasada em termos de eletrificação.

Adaptando o Cátodo TAQ para Baterias de Sódio

Para fazê‑la funcionar com sódio, os pesquisadores tiveram de modificar seu design para atender aos requisitos das baterias de íon‑sódio.

Um desafio foi criar um eletrodo homogêneo contendo tanto TAQ quanto carbono.

“O ligante que escolhemos, nanotubos de carbono, facilita a mistura de cristalitos de TAQ e partículas de negro de carbono, resultando em um eletrodo homogêneo. Os nanotubos de carbono envolvem estreitamente os cristalitos de TAQ e os interconectam.

Ambos os fatores promovem o transporte de elétrons dentro do volume do eletrodo, permitindo uma utilização quase de 100 % do material ativo, o que leva a uma capacidade quase teórica máxima.”

Dr. Tianyang Chen – Pesquisador do MIT

Fonte: Princeton University

Alto Desempenho

Essa capacidade extremamente alta alcançada em um protótipo pode rapidamente se converter em baterias muito eficientes, especialmente em relação ao tempo de carregamento, uma limitação comum dos veículos elétricos, e às reclamações dos consumidores.

“O uso de nanotubos de carbono melhora consideravelmente o desempenho de taxa da bateria, o que significa que a bateria pode armazenar a mesma quantidade de energia em um tempo de carregamento muito mais curto, ou pode armazenar muito mais energia no mesmo tempo de carregamento.”

Isso foi alcançado mantendo as vantagens do TAQ, ou seja, estabilidade contra ar e umidade, longa vida útil, capacidade de suportar altas temperaturas e sustentabilidade ambiental.

O produto final apresentou uma densidade de energia do cátodo de 472 Wh/kg de eletrodo ao carregar/descargar em 90 s e uma potência específica máxima de 31,6 kW/kg de eletrodo.

Para referência, isso está relativamente próximo da densidade de cátodos comerciais em camadas à base de Ni/Co (≈ 740 Wh/kg‑cátodo), conforme referenciado em uma publicação científica de 2024.

Desenvolvimentos Futuros e Potencial Comercial

No geral, é provável que baterias de lítio‑íon de alto padrão e, posteriormente, baterias de estado sólido continuem dominando o mercado de veículos elétricos premium.

Entretanto, para segmentos mais sensíveis ao preço, como veículos elétricos de baixo e médio alcance, caminhões comerciais, armazenamento de utilidade, etc., outros fatores provavelmente serão mais importantes, como custo total, disponibilidade de recursos, durabilidade, etc.

Isso pode impor um limite à demanda por lítio, à medida que o sódio se torna cada vez mais uma alternativa viável, graças a materiais de cátodo inovadores como o TAQ.

Outras melhorias também podem contribuir, por exemplo, eliminar totalmente a necessidade de um ânodo (a outra extremidade da bateria), como discutimos em julho de 2024 em “Baterias de Sódio de Estado Sólido Sem Ânodo Podem Reduzir a Dependência do ‘Triângulo do Lítio’”.

Fonte: University Of Chicago

Isso ainda não foi testado e provavelmente exigirá alguns ajustes, mas podemos imaginar facilmente que, a longo prazo, a maioria dos veículos elétricos e caminhões comerciais não precisará de baterias massivas com alcance de 1.000‑2.000 milhas usando a melhor bateria de lítio de estado sólido possível.

Em vez disso, uma futura bateria de sódio com cátodo TAQ, sem ânodo, talvez de estado sólido, talvez de íon‑sódio, será suficiente para alcançar uma capacidade de alcance de 400‑600 milhas a um preço mais acessível.

Além da inovação química, o design estrutural também pode melhorar as baterias, como a estrutura em favo de mel usada na bateria “condensed state” da CATL, a maior produtora de baterias do mundo. Talvez essa ideia possa ser aplicada também às baterias de íon‑sódio. (veja mais informações em “CATL (300750.SZ): O Gigante das Baterias”).

Investindo em Tecnologias Avançadas de Baterias

As baterias estão no centro da tendência de eletrificação, que por si só é um esforço de vários trilhões de dólares visando remover os combustíveis fósseis de nossas fontes de energia.

Você pode investir em empresas relacionadas a baterias através de diversas corretoras, e pode encontrar aqui, no securities.io, nossas recomendações das melhores corretoras nos Estados Unidos, Canadá, Austrália, Reino Unido, e em muitos outros países.

Se você não tem interesse em escolher empresas específicas de baterias, também pode considerar ETFs de baterias como o Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), o Lithium & Battery Tech ETF (LIT) da Global X, ou o WisdomTree (WT ) Battery Solutions UCITS ETF, que oferecem uma exposição mais diversificada para capitalizar o crescimento da indústria de baterias.

Empresa de Cátodo Orgânica

Volkswagen AG

A pesquisa do Prof. Mircea Dincă sobre o cátodo TAQ, tanto em 2024 (lítio‑íon) quanto em 2025 (sódio‑íon), foi financiada pela Automobili Lamborghini S.p.A., uma subsidiária da Audi, que por sua vez pertence ao Grupo Volkswagen.

Foi protocolado um pedido de patente para a tecnologia de cátodo orgânico.

O fabricante alemão é o segundo maior produtor de automóveis do mundo, atrás apenas da Toyota. A empresa ficou, por um período, atrasada em tecnologia de veículos elétricos, mas tem trabalhado arduamente para recuperar o atraso, notavelmente com a série de carros ID e vários modelos híbridos.

Fonte: Volkswagen

A colaboração com os pesquisadores do MIT é apenas uma entre muitas, com outras parcerias sobre veículos elétricos incluindo:

• Um investimento de US$ 700 milhões na chinesa Xpeng para impulsionar as vendas de veículos elétricos na China.
• Uma parceria com a chinesa SAIC Motor para fornecer plataformas de veículos elétricos à Volkswagen.
• Uma parceria com a Jetta Motor para adquirir tecnologia de veículos elétricos.
• Uma parceria de US$ 492 milhões com a Magna para revitalizar a icônica marca Scout como um veículo elétrico

Scout cars – Fonte: Volkswagen

Com seus planos ambiciosos em relação aos veículos elétricos e acesso a tecnologia avançada de EVs de empresas chinesas líderes, a Volkswagen está bem posicionada para analisar a tecnologia patenteada de cátodo orgânico do MIT e trabalhar em sua implantação em escala em seus futuros veículos elétricos.

Entretanto, pode ser que, por enquanto, a empresa opte por focar primeiro em híbridos e manter os carros a combustão interna por mais tempo do que o planejado inicialmente, a fim de “manter a flexibilidade”.

Você pode ler mais sobre a Volkswagen e sua estratégia de veículos elétricos, incluindo a correção de seus problemas de software por meio de um acordo com a Rivian, e a unificação da arquitetura de EVs em todo o Grupo Volkswagen e suas marcas em “Volkswagen Closing German Factory? What’s Next for the Troubled Automaker?”.

Referência do Estudo:

^{1. Chen, T., Wang, J., Tan, B., Zhang, K. J., Banda, H., Zhang, Y., Kim, D.-H., & Dincă, M. (2025). Baterias de Sódio‑Íon de Alta Energia e Alta Potência a partir de um Cátodo Orgânico em Camadas. Journal of the American Chemical Society, 147(7), 6181–6192. https://doi.org/10.1021/jacs.4c17713}