As baterias de íons de sódio estão a avançar discretamente, mas de forma significativa.
Um dos principais impulsionadores do florescimento da indústria de veículos de novas energias (VNE) é a inovação contínua na tecnologia de baterias.
Além das baterias de íons de lítio, a tecnologia dominante, tecnologias emergentes, como as baterias de estado sólido e as baterias de íons de sódio, também estão a ganhar força e espera-se que remodelem o panorama da indústria.
Sob os holofotes da iteração tecnológica, as baterias de íons de sódio, como cultivadores pragmáticos, passaram discretamente do laboratório para a industrialização.
A HiNa Battery anunciou, em 28 de março, a estreia mundial de uma solução de bateria de íons de sódio para veículos comerciais, um passo que, sem dúvida, marca um avanço crítico na aplicação das baterias de íons de sódio. Ao mesmo tempo, a CATL e a BYD, como empresas líderes em baterias, também revelaram recentemente progressos no desenvolvimento de baterias de íons de sódio.
"As baterias de íons de sódio já alcançaram o estágio de industrialização e as aplicações em grande escala estão prestes a começar. Estamos à véspera de um grande avanço na indústria de baterias de íons de sódio, e a explosão do mercado está iminente", enfatizou Li Shujun, gerente-geral da Beijing HiNa Battery Technology Co., Ltd., em entrevista à Gasgoo.
Por trás da entrada da indústria de baterias na era TWh, a indústria de baterias de lítio ainda enfrenta desafios, como restrições de recursos, preços do carbonato de lítio e desempenho de segurança.
Diante do "dilema" das baterias de lítio, a tecnologia de baterias de íons de sódio pode se tornar o "antídoto" e liderar a indústria para um novo capítulo? A resposta está a emergir discretamente.
Sinais industriais por trás da iteração tecnológica
De acordo com dados divulgados pela China Automotive Power Battery Industry Innovation Alliance (referida como "Power Battery Alliance"), no primeiro trimestre do ano passado, a capacidade instalada de baterias de íons de sódio atingiu 0,7 MWh, sendo a CATL a única empresa de baterias de apoio. Até julho, a capacidade instalada aumentou para 1,5 MWh, com a Farasis Energy e a HiNa Battery juntando-se à CATL como empresas de apoio.
Inegavelmente, isso marca a entrada acelerada das baterias de íons de sódio da China no estágio de aplicação comercial. Correspondentemente, as baterias de íons de sódio têm visto vários novos desenvolvimentos recentemente, com a solução de baterias de íons de sódio para veículos comerciais da HiNa Battery a destacar-se particularmente.
Com o advento da era da eletrificação abrangente, a eletrificação liderada por veículos de passageiros foi amplamente concluída, e o mercado de novas energias está simultaneamente embarcando na eletrificação de veículos comerciais. Na opinião de Li Shujun, o mercado de veículos comerciais tem amplas perspectivas e diversos cenários de aplicação. Com exceção dos ônibus urbanos, a taxa de eletrificação de outros cenários de veículos comerciais é, em sua maioria, inferior a 10%. Com o rápido desenvolvimento da indústria, os usuários finais estão exigindo maior desempenho dos sistemas de baterias de potência.
Neste contexto, a solução de bateria de íons de sódio para veículos comerciais da HiNa Battery alcança três características-chave: "menos instalação, carregamento rápido e uso múltiplo", marcando a primeira aplicação mundial de baterias de íons de sódio em caminhões elétricos pesados.
Relata-se que a solução oferece quatro modelos de produtos - Haixing K150, Haixing K210, Haixing K280 e Haixing K350 - adaptados às necessidades diferenciadas de vários cenários. Os dois primeiros produtos são projetados para transporte de curta distância, enquanto os dois últimos são posicionados com precisão para atender às demandas técnicas do setor de logística e transporte.
Os dados do produto mostram que as células de bateria usadas nesta solução alcançam uma densidade de energia superior a 165 Wh/kg, podem carregar 100% em 20-25 minutos e mantêm uma vida útil de mais de 8.000 ciclos no modo de carregamento rápido. A capacidade restante da bateria pode ser medida com precisão dentro de 2%, e o aumento de temperatura durante o carregamento rápido é ≤10°C. Combinado com a vantagem de desempenho de descarga estável em uma ampla faixa de temperatura de -40°C a 45°C, a solução reduz eficazmente a perda de energia da bateria, melhora significativamente a utilização de energia e fornece suporte confiável em todas as condições climáticas para veículos comerciais.
Então, por que as empresas estão visando o setor de veículos comerciais para aplicações de baterias de íons de sódio?
Yuan Shuai, vice-secretário-geral da Zhongguancun IoT Industry Alliance, afirmou que os veículos comerciais têm altos requisitos para o custo, segurança e estabilidade das baterias, áreas nas quais as baterias de íons de sódio se destacam. O mercado de veículos comerciais, como ponto de partida para as baterias de íons de sódio, tem perspectivas de mercado otimistas e expectativas de produção em massa.
Em relação à inovação tecnológica na indústria de baterias, Robin Zeng comentou uma vez: "A indústria de baterias está cheia de desafios, especialmente na exploração contínua da eletrificação e da química. Apenas através da inovação constante é possível liderar o mercado."
Desde o lançamento oficial da primeira geração de baterias de íons de sódio em julho de 2021, a CATL tem se comprometido a desbloquear o potencial das baterias de íons de sódio e a trazê-las para os holofotes.
Notavelmente, a CATL também revelou durante uma recente teleconferência de resultados que foram alcançados progressos significativos no desenvolvimento de sua segunda geração de baterias de íons de sódio, com indicadores de desempenho se aproximando dos das atuais baterias LFP dominantes. Além disso, as vantagens de custo se tornarão mais pronunciadas com aplicações em grande escala.
O relatório anual da BYD, divulgado em 24 de março, revelou seu projeto de P&D de bateria de íons de sódio: alcançando uma capacidade de célula de bateria de 200 Ah, um desempenho de ciclo superior a 10.000 ciclos e segurança, potência e desempenho em altas/baixas temperaturas superiores às das baterias de lítio. A empresa também implementou com sucesso sistemas de armazenamento de energia em nível MWh.
Atuando como um "Equilibrador" para a Indústria de Baterias de Lítio
De acordo com estatísticas da Power Battery Alliance, incluindo todas as baterias de potência de veículos e a maioria das baterias de armazenamento de energia, a China produziu e vendeu 1.096,8 GWh e 1.039,5 GWh de baterias de íons de lítio em 2024, respectivamente. Isso indica que, após o crescimento anterior, a indústria de baterias de lítio da China entrou na era TWh.
Por trás dessa gloriosa conquista da era "TWh" está a confiança inabalável das empresas a montante e a jusante na cadeia industrial de baterias de lítio nas perspectivas de mercado, sua busca incansável pela inovação tecnológica e seus layouts estratégicos visionários. No entanto, não se pode ignorar o severo cenário competitivo atualmente enfrentado pela indústria de baterias de lítio, com questões como guerras de preços e desafios operacionais se tornando cada vez mais evidentes.
Por exemplo, as flutuações nos preços do carbonato de lítio causaram turbulência na cadeia industrial. Impulsionadas pelo aumento nas vendas domésticas de VNE, as baterias de carbonato de lítio estiveram em escassez desde 2021, levando a um aumento contínuo nos preços do carbonato de lítio. À medida que a oferta gradualmente se saturava, os preços do carbonato de lítio começaram a recuar no final de 2022 e têm vindo a diminuir desde então.
Outrora, o "lítio" era a chave para o sucesso. Agora, com a desaceleração da demanda dos usuários finais, os preços do lítio têm tendência para a queda. Isso também fez com que as empresas na cadeia industrial de baterias de lítio experimentassem um "montanha-russa" em suas operações. A Ganfeng Lithium, conhecida como a "Rainha do Lítio", relatou prejuízos em 2024, marcando seu primeiro prejuízo desde sua listagem em 2010.
Em contraste, as baterias de íons de sódio são altamente antecipadas devido à sua relação custo-benefício e capacidade de superar gargalos de recursos. As baterias de íons de sódio não contêm lítio ou cobalto, elementos essenciais para as baterias de potência tradicionais. Além disso, a abundância de sódio na crosta terrestre é de 2,75%, 400 vezes maior que a do lítio. A BYD também mencionou em seu relatório financeiro que a abundância global de recursos de sódio pode efetivamente mitigar o risco de escassez de recursos de lítio.
Alguns insiders da indústria também comentaram: "A tecnologia de bateria de íons de sódio chegou na hora certa. Com os preços do carbonato de lítio flutuando como uma montanha-russa, isso de alguma forma aliviou a pressão sobre as montadoras."
Hu Yongsheng, diretor do Laboratório de Energia Limpa do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, declarou publicamente: "Uma vez que as baterias de íons de sódio alcançarem a produção em grande escala, elas atuarão como um 'equilibrador' para o desenvolvimento da indústria de baterias de lítio da China, impedindo que os preços das baterias de lítio flutuem tão violentamente como antes."
Além disso, os problemas de segurança das baterias de lítio ainda persistem. Anteriormente, as baterias de lítio eram altamente procuradas por empresas e pelo mercado devido à sua alta densidade de energia. Agora, à medida que a taxa de penetração dos VNE aumenta gradualmente, os problemas de segurança das baterias de lítio estão se tornando mais proeminentes.
Li Shujun afirmou que a capacidade de carregamento rápido das baterias de íons de sódio, que permite que elas sejam totalmente carregadas enquanto mantêm uma longa vida útil de ciclo, lhes dá uma clara vantagem sobre as baterias de íons de lítio, incluindo as futuras baterias de estado sólido. A BYD também mencionou em seu relatório financeiro que suas baterias de armazenamento de energia de íons de sódio oferecem segurança superior, desempenho de ciclo e custos razoáveis e controláveis, aumentando ainda mais a competitividade de seus produtos.
Diante do "dilema" das baterias de lítio, as baterias de íons de sódio as complementam bem. Portanto, Yuan Shuai acredita que o desenvolvimento das baterias de íons de sódio deve ser abordado com objetividade e racionalidade. No futuro, as baterias de íons de sódio e as baterias de lítio coexistirão em uma relação complementar e mutuamente benéfica.
Pode-se dizer que as baterias de íons de sódio, com suas vantagens de recursos abundantes, baixo custo e alta segurança, estão se integrando rapidamente à cadeia industrial de novas energias como um importante complemento às baterias de lítio, fornecendo um novo caminho tecnológico para a transformação energética global.
Prontos para desafiar a linha de baterias LFP
Olhando para o desenvolvimento das baterias de íon de sódio no setor automotivo, tem sido uma jornada de progresso constante e refinamento do desempenho do produto.
Em julho de 2021, a CATL lançou sua primeira geração de bateria de íon de sódio, que pode ser aplicada em vários cenários de transporte eletrificado, especialmente se destacando em regiões de frio intenso, e também é flexível o suficiente para atender às necessidades de aplicação do setor de armazenamento de energia. Em abril de 2023, no evento de lançamento da marca Chery iCAR, a CATL anunciou que as baterias de íon de sódio estreariam nos modelos da Chery.
No final de 2023, o primeiro modelo elétrico puro de classe A00 com bateria de íon de sódio, o JMC E200, desenvolvido em conjunto pela Farasis Energy e JMC New Energy, saiu oficialmente da linha de produção.
Em janeiro de 2024, a JAC Ywei iniciou oficialmente a entrega em massa da versão com bateria de íon de sódio do "Flower Fairy" em Anqing, Anhui. O modelo é equipado com células cilíndricas de íon de sódio 32140 fornecidas pela HiNa Battery, com capacidade de célula única de 12Ah e densidade de energia ≥130Wh/kg, adotando uma rota técnica de óxido estratificado à base de cobre + carbono duro.
Então, em que estágio estão as baterias de íon de sódio agora? Na visão de Li Shujun, "Estamos na véspera de um avanço na indústria de baterias de íon de sódio, e a explosão do mercado é iminente. Tudo se resume a quem pode dar o empurrão final."
Relata-se que a BYD também está comprometida em desenvolver um novo sistema químico com vida ultra-longa, super segurança e custo extremamente baixo, tendo estabelecido o processo de produção para baterias de íon de sódio e implementado sistemas de armazenamento de energia em nível de MWh, lançando uma base sólida para a aplicação em larga escala das baterias de íon de sódio.
A CATL nunca desistiu do desenvolvimento de baterias de íon de sódio. Quando a CATL lançou sua primeira geração de bateria de íon de sódio em 2021, seu inovador pacote de baterias híbridas de lítio-sódio também estreou no evento de lançamento. Em outubro do ano passado, a CATL lançou a Bateria Híbrida Super XuanYao para modelos de extensão de alcance/híbridos, que é a melhor encarnação da complementaridade lítio-sódio.
A tecnologia pioneira de integração de sistema de baterias AB lítio-sódio da CATL integra baterias de íon de sódio e íon de lítio no mesmo pacote de baterias, com a bateria de íon de sódio colocada na zona de baixa temperatura do PACK, quebrando assim o gargalo de baixa temperatura do sistema e aumentando a autonomia em baixas temperaturas em 5%. Isso não apenas compensa as atuais deficiências de densidade de energia das baterias de íon de sódio, mas também aproveita seu excelente desempenho em baixas temperaturas, criando uma solução "1+1>2".
Atualmente, a Bateria Híbrida Super XuanYao foi implementada em modelos da Li Auto, Avatr, Deep Blue, Changan Qiyuan e Neta Auto, com cerca de 30 modelos de várias marcas programados para serem equipados com ela.
A CATL afirmou ainda que o avanço na tecnologia de segunda geração de baterias de íon de sódio deve trazer novas variáveis competitivas para a indústria de energia nova.
Wu Kai, Cientista Chefe da CATL, afirmou anteriormente que a segunda geração de bateria de íon de sódio foi desenvolvida e é capaz de operar normalmente em ambientes extremamente frios. Wu Kai também mencionou que a segunda geração de bateria de íon de sódio deve ser lançada em 2025, com a capacidade de descarregar normalmente a temperaturas tão baixas quanto -40°C, um desempenho inovador que a torna promissora para aplicações em larga escala em regiões extremamente frias.
Atualmente, as baterias LFP geralmente têm uma densidade de energia de 120-180Wh/kg. Considerando o objetivo estabelecido por Robin Zeng no lançamento da primeira geração de bateria de íon de sódio em 2021—desenvolver a próxima geração de bateria de íon de sódio com densidade de energia acima de 200Wh/kg—pode-se inferir que a segunda geração de bateria de íon de sódio da CATL deve igualar ou até superar a densidade de energia das baterias LFP. Em uma entrevista anterior, Robin Zeng expressou confiança nos produtos de segunda geração de íon de sódio, acreditando que eles gradualmente substituirão as baterias LFP em alguns veículos pequenos. A cadeia industrial está se preparando para a escala. Na visão de Li Shujun, as baterias de íon de sódio, com suas vantagens únicas de carregamento rápido sem danos, resistência a baixas temperaturas, segurança contra descarga excessiva e abundância de recursos, trabalharão ao lado das baterias de íon de lítio para construir um novo ecossistema de "duas rodas e vantagens complementares" na indústria de energia nova, apoiando conjuntamente o sonho industrial de uma China elétrica e um futuro verde. Relata-se que, em termos de processos de fabricação, as baterias de íon de sódio podem alcançar compatibilidade perfeita com o equipamento e processos de produção de baterias de íon de lítio, permitindo rápida troca de linha de produção e rápida implantação de capacidade. Já no lançamento da primeira geração de bateria de íon de sódio, a CATL havia iniciado planos correspondentes de industrialização. Em 2022, a Sunwoda, em colaboração com a Ronbay Technology e o Instituto de Materiais de Ningbo, da Academia Chinesa de Ciências, assumiu conjuntamente o projeto de industrialização de material catódico de bateria de íon de sódio do MIIT, promovendo o desenvolvimento coordenado da cadeia industrial. Em 22 de março, o Escritório Nacional de Propriedade Intelectual anunciou uma patente de material anódico para bateria de íon de sódio da BTR, otimizando ainda mais a capacidade e o desempenho cinético das baterias de íon de sódio, adicionando outro avanço à tecnologia de baterias de íon de sódio. Hoje, a capacidade da cadeia industrial de baterias de íon de sódio está se expandindo continuamente. Em Sichuan, a Guangdong Yangguang Technology investirá na construção de um projeto de material catódico e bateria de íon de sódio na Zona de Desenvolvimento Econômico de Ya'an, com ambas as partes assinando o "Acordo de Investimento em Projeto de Material Catódico e Bateria de Íon de Sódio" em 7 de abril. Relata-se que o projeto, liderado por uma empresa estatal do Grupo Yazhou, planeja um investimento total de aproximadamente 500 milhões de yuans, com a primeira fase construindo uma linha de produção para 1.000 toneladas de material catódico de íon de sódio anualmente, a segunda fase construindo uma linha de produção para 5.000 toneladas de material catódico de íon de sódio anualmente, e a terceira fase construindo uma linha de produção para 1 GWh de baterias de íon de sódio anualmente. A primeira fase deve entrar em operação este ano. A Sunwoda lançou uma bateria de íon de sódio ultra-baixa temperatura em 2023, apresentando alta densidade de energia, alta taxa de descarga C, adaptabilidade a ultra-baixas temperaturas e alta segurança, atendendo às necessidades de aplicação de BEVs e PHEVs de classe A00 a A, levando as baterias de íon de sódio para o estágio prático. Além disso, os cenários de aplicação das baterias de íon de sódio estão se expandindo gradualmente. A BYD também está otimista com o potencial das baterias de íon de sódio no mercado de duas rodas. De acordo com relatos anteriores, a BYD está implementando um projeto piloto em Shenzhen para a aplicação abrangente de bicicletas elétricas de grande cilindro com bateria de íon de sódio em cenários de carga e troca, visando alcançar integração inteligente de veículos, armários e baterias. A Sunwoda está acelerando a produção em massa de baterias de íon de sódio, planejando introduzi-las primeiro nos mercados de ESS e veículos elétricos de baixa velocidade. Notavelmente, as baterias de íon de sódio, com suas vantagens únicas, fornecem outra opção para o mercado de baterias ESS. Atualmente, no contexto de desenvolvimento vigoroso de armazenamento de energia de novo tipo, as baterias de íon de sódio estão brilhando no setor de ESS. De acordo com a Gasgoo, a HiNa Battery implementou uma estratégia de negócios de "duas rodas para baterias de potência e baterias ESS". Já em 2023, a HiNa Battery, em colaboração com o Grupo JAC, lançou o primeiro lote mundial de veículos elétricos com bateria de íon de sódio. Em 2024, concluiu a construção de uma estação de energia ESS de bateria de íon de sódio de 10 MWh com a China Southern Power Grid e uma estação de energia ESS de bateria de íon de sódio de 100 MWh com o Grupo Datang, ambas totalmente conectadas à rede para operação comercial. Recentemente, a HiNa Battery participou da construção da maior estação de energia ESS híbrida lítio-sódio do país, o primeiro projeto ESS de bateria de íon de sódio 1P (taxa de 1 hora), pioneiro no modelo comercial de participação em larga escala de baterias de íon de sódio em operações de rede composta de alta e baixa taxa C, fornecendo uma solução inovadora para a estabilidade dinâmica da rede elétrica sob acesso de alta proporção de energia nova. Li Shujun afirmou que, no futuro, a HiNa Battery continuará explorando novos cenários de aplicação para baterias de íon de sódio com base em suas vantagens únicas. Pode-se ver que, da perspectiva de toda a cadeia industrial, as empresas estão impulsionando avanços tecnológicos e industrialização com duas rodas, aproveitando suas capacidades maduras de fabricação de baterias e integração de cadeia de suprimentos para se preparar para a escala de baterias de íon de sódio e aproveitar oportunidades de mercado. Conclusão: Enquanto as baterias de lítio estão profundamente presas em restrições de recursos e preocupações de segurança, a tecnologia de baterias de íon de sódio, com suas vantagens de recursos, competitividade de custo e características de segurança, está abrindo um caminho diferenciado. Da segunda geração de bateria de íon de sódio da CATL quebrando o limite de densidade de energia de 200 Wh/kg à construção da estação de energia ESS híbrida lítio-sódio de 100 MW da HiNa Battery, o processo de industrialização das baterias de íon de sódio está formando um ciclo virtuoso de "avanços tecnológicos-validação de cenários-expansão de capacidade". As baterias de íon de sódio não visam derrubar a dinastia das baterias de lítio, mas estão construindo um novo ecossistema de "duas rodas" como complemento: a primeira foca no alto terreno da densidade de energia, enquanto a segunda mira no equilíbrio de custo e segurança. A essência dessa iteração tecnológica é uma prática vívida da estratégia de sistema de energia diversificado.
