Novas baterias de estado sólido à base de sódio podem proporcionar carregamento mais rápido e maior capacidade

Pesquisadores do Instituto Federal de Pesquisa e Teste de Materiais (BAM) da Alemanha estão reprojetando baterias de estado sólido para https://www.bam.de/Content/EN/Press-Releases/2025/Energy/2025-05-15-alternative-lithium-ion-batteries.html o limite máximo atingido pelas células de íons de lítio atuais. Seu projeto se concentra em um novo eletrólito condutor superiônico de sódio (NASICON) que poderia proporcionar carregamento mais rápido, vida útil mais longa e custos mais baixos sem comprometer a segurança.

As embalagens convencionais de íons de lítio dependem de ânodos de grafite que armazenam um número finito de íons. A mudança para lítio metálico - ou para o sódio, mais barato e mais abundante - aumentaria a densidade de energia em até 40%. O problema é que os ânodos sólidos precisam de um eletrólito sólido, e a interface rígida entre os dois geralmente forma espaços vazios que desativam a bateria. Um ânodo parcialmente líquido pode resolver esse problema de interface, mas somente se todo o sistema permanecer estável.

A equipe da BAM, liderada pelo pesquisador convidado Gustav Graeber, já demonstrou que um ânodo líquido de metal alcalino pode fornecer 100 vezes mais energia do que o grafite. No momento, porém, essa potência recorde aparece apenas a cerca de 250°C (482°F). Para reduzir a tecnologia à temperatura ambiente, os pesquisadores acrescentam potássio para diminuir o ponto de fusão do ânodo. A maioria dos eletrólitos sólidos se degrada em contato com o potássio, de modo que o eletrólito se torna o novo gargalo.

Os materiais NASICON rompem esse impasse. Eles conduzem bem os íons em condições ambientais e toleram o potássio, especialmente quando dopados com háfnio. O háfnio, no entanto, é escasso e caro. O projeto BAM, portanto, examina os dopantes abundantes na terra que podem igualar o efeito estabilizador do háfnio. As composições mais promissoras já estão sendo integradas e usadas em protótipos de células de sódio.

Se a pesquisa for bem-sucedida, as baterias de estado sólido à base de sódio poderão passar do laboratório para os dispositivos cotidianos e veículos elétricos. A maior densidade de energia estenderia o tempo de operação, enquanto os eletrólitos sólidos melhorariam a segurança intrínseca. O carregamento mais rápido e uma cadeia de suprimentos que se baseia no abundante sódio em vez dos escassos lítio e cobalto tornariam a tecnologia atraente também para o armazenamento em rede - um passo incremental, mas significativo, em direção a sistemas de energia com menos carbono.