A bateria de íon-sódio é apenas o "bolo quente" no mercado incremental?

As baterias de íons de sódio voltaram a ser o queridinho do mercado de capitais.

No último mês, várias startups de baterias de íons de sódio garantiram novas rodadas de financiamento.

Em dezembro de 2024, a desenvolvedora de tecnologia de baterias de íons de sódio Yingo Technology anunciou a conclusão de uma rodada de financiamento Pré-A de quase 100 milhões de yuans, liderada pela IDG Capital, com co-investimento da Xianghe Capital e capital estatal local, além de financiamento adicional do acionista existente Lightspeed China Partners. Este financiamento fornece suporte financeiro sólido para a contínua inovação e expansão de capacidade da Yingo Technology no novo ciclo.

No mesmo mês, a Zhongna Energy anunciou a conclusão de uma rodada de financiamento A1 de quase 100 milhões de yuans, com investimento conjunto da Zhonghe Investment e Huanghai Financial Holdings, estando a rodada A2 próxima da conclusão.

Em janeiro de 2025, a Qingna Technology anunciou que recentemente garantiu mais de 100 milhões de yuans em uma rodada de financiamento Pré-A, liderada pela Yunhe Fangyuan, com a Kaiyi Capital participando como um dos principais consultores financeiros. Os fundos serão usados principalmente para construir uma linha de produção em massa de baterias de íons de sódio cilíndricas grandes de 2GWh em Guangde, Anhui, bem como para investimentos em P&D e operações.

De acordo com estimativas do "Livro Branco sobre o Desenvolvimento da Indústria de Baterias de Íons de Sódio na China (2022)", lançado conjuntamente pela EVTank, o Instituto de Pesquisa Econômica Yiwei e o Instituto de Pesquisa da Indústria de Baterias da China, considerando a demanda por baterias em vários cenários potenciais de aplicação, o espaço de mercado teórico para baterias de íons de sódio pode atingir 369,5 GWh até 2026, com um tamanho de mercado teórico de aproximadamente 150 bilhões de yuans.

Diante desse futuro mercado trilionário, especialistas da indústria estão otimistas.

Zhang Yi, CEO e Analista-Chefe da iiMedia Research, disse ao Gasgoo Auto que, no futuro, as baterias de íons de sódio podem superar desafios relacionados a cenários de aplicação e escalabilidade, com oportunidades de resolver suas deficiências por meio de inovações tecnológicas em um tempo relativamente curto.

Enfrentaram Reveses

Antes de ganhar atenção do capital, as baterias de íons de sódio passaram de reveses a um desenvolvimento florescente.

As baterias de íons de sódio são um tipo de bateria recarregável que opera pelo movimento de íons de sódio entre o cátodo e o ânodo, semelhante ao princípio de funcionamento das baterias de íons de lítio. Elas são usadas principalmente em veículos elétricos de baixa velocidade, empilhadeiras elétricas, sistemas de armazenamento de energia (ESS) de estações base 5G, ESS domésticos e ESS de grande escala.

A China possui três grandes vantagens no desenvolvimento de baterias de íons de sódio: primeiro, reservas abundantes de sódio que não são limitadas por recursos ou geografia, oferecendo vantagens significativas em relação às baterias de íons de lítio. Segundo, alta segurança. Durante os testes, elas não pegam fogo nem explodem, e durante o transporte, reduzem os riscos de segurança. Terceiro, excelente desempenho em altas e baixas temperaturas. Dados mostram que as baterias de íons de sódio mantêm mais de 90% de retenção de descarga em temperaturas tão baixas quanto -20°C.

Os conceitos de baterias de íons de sódio e de lítio foram propostos na década de 1970, mas suas trajetórias foram muito diferentes.

Em 1976, Whittingham relatou pela primeira vez a reação de intercalação eletroquímica reversível do TiS2 em camadas com lítio em baterias Li//TiS2. Ele descobriu que tanto o sódio quanto o lítio podiam se intercalar no TiS2 e em outros dissulfetos de metais de transição.

No entanto, devido à baixa tensão de circuito aberto do cátodo de TiS2 (aproximadamente 2,2V) e à instabilidade causada pelo ânodo de metal de lítio, as baterias Li//TiS2 não puderam ser desenvolvidas como baterias funcionais comercialmente viáveis.

Além disso, o maior raio dos íons de sódio em comparação aos íons de lítio resultou em baterias de íons de sódio com apenas um décimo da capacidade das baterias de íons de lítio ao usar os mesmos materiais.

Como resultado, os cientistas concentraram seus esforços na pesquisa e desenvolvimento de baterias de íons de lítio, deixando temporariamente de lado as pesquisas sobre baterias de íons de sódio.

Graças aos esforços dos cientistas, a tecnologia de baterias de íons de lítio avançou significativamente nos últimos 50 anos. Em 1990, a Sony foi a primeira a comercializar baterias de íons de lítio, enquanto as baterias de íons de sódio permaneceram negligenciadas.

Isso levou a um declínio acentuado na pesquisa sobre baterias de íons de sódio de 1990 a 2000. Durante o mesmo período, a participação de mercado das baterias de íons de lítio continuou a crescer.

Em 2010, as baterias de íons de sódio finalmente tiveram um ponto de virada. No contexto de uma revolução global em energia renovável, a escassez e a distribuição desigual de recursos de lítio deixaram claro que depender exclusivamente de baterias de íons de lítio não seria suficiente para a transição para energia eletrificada.

Como os materiais de cátodo e ânodo para baterias de íons de sódio são abundantes na Terra, as baterias de íons de sódio voltaram ao centro das atenções da indústria.

A partir de 2010, começou um boom de P&D de baterias de íons de sódio na indústria. De 2010 a 2020, a pesquisa relacionada a baterias de íons de sódio experimentou um crescimento explosivo, com um aumento significativo em artigos acadêmicos e patentes.

Um grande número de empresas também começou a investir em pesquisa de baterias de íons de sódio, inaugurando uma nova era de desenvolvimento florescente. Com a entrada de empresas domésticas como CATL, HiNa Battery, Na Innovation Energy, Ronbay Technology e Sunwoda, bem como empresas internacionais como Natron Energy e Faradion, a comercialização em larga escala de baterias de íons de sódio foi acelerada.

Por que a Popularidade Renovada?

O setor de baterias de íons de sódio não é novo; ganhou força anos atrás.

Em 2021, a CATL lançou sua primeira geração de baterias de íons de sódio, juntamente com um pacote híbrido de baterias de lítio-sódio. De acordo com os planos da CATL, a industrialização das baterias de íons de sódio já começou, com uma cadeia industrial básica prevista para se formar até 2023.

Em abril de 2022, a startup de baterias de íons de sódio HiNa Battery passou por mudanças comerciais, adicionando instituições líderes como Hubble Investment da Huawei, Haisong Capital e Poly Capital como acionistas. O capital registrado da empresa também aumentou para aproximadamente 30,95 milhões de yuans.

Em junho de 2023, o East Group anunciou planos de investir conjuntamente com uma plataforma de propriedade de ações de funcionários para estabelecer uma empresa de projeto de baterias de íons de sódio. No mesmo mês, a Zhongbei New Energy anunciou a produção em massa de sua primeira bateria de íons de sódio cilíndrica grande de nível automotivo e assinou acordos de cooperação estratégica com a HiNa Battery e outras empresas do setor de baterias de íons de sódio.

Por que o mercado de capitais voltou a favorecer as baterias de íons de sódio?

Ao longo de 2024, os preços domésticos do lítio começaram a se estabilizar. No início de 2024, os preços do carbonato de lítio começaram a cair lentamente de 97 mil yuans/tonelada. Em meados de março, os preços subiram brevemente para 113 mil yuans/tonelada, mas logo recuaram gradualmente para cerca de 72,5 mil yuans/tonelada. Em 24 de dezembro, o carbonato de lítio de grau de bateria foi cotado a 75 mil yuans/tonelada, um aumento de 250 yuans em relação ao mês anterior.

Por outro lado, a demanda por matérias-primas como carbonato de lítio no mercado automotivo continua a crescer. De acordo com dados da Associação Chinesa de Carros de Passageiros, de 1 a 12 de janeiro de 2025, as vendas no varejo no mercado doméstico de carros de passageiros diminuíram tanto em relação ao mês anterior quanto ao ano anterior, mas as vendas no varejo de veículos elétricos novos (NEV) ainda alcançaram um crescimento anual de 8%, com uma taxa de penetração atingindo 38,6%. O impulso de crescimento do mercado de NEV permanece forte.

Além disso, as reservas abundantes de matérias-primas para baterias de íons de sódio irão melhorar ainda mais a cadeia industrial fechada.

Zhang Yi apontou que outra razão importante para as baterias de íons de sódio serem favorecidas pelo capital é a abundância e as formas diversificadas de sódio na Terra, tornando os íons de sódio altamente extraíveis. Isso representa uma vantagem significativa em matérias-primas para o futuro.

De acordo com dados do Instituto de Pesquisa de Valores Mobiliários Guojin, até 2020, quase 60% dos recursos de lítio comprovados do mundo estavam concentrados na América do Sul e na Oceania. Embora a China ocupe o sexto lugar global em reservas de recursos de lítio, não consegue atender à enorme demanda do mercado doméstico.

Comparado à abundância crustal de lítio de 0,0065%, a abundância crustal de sódio é de 2,5%. Não apenas é o sexto elemento mais abundante na crosta terrestre, mas também é distribuído uniformemente globalmente, tornando seu preço menos suscetível às flutuações da demanda do mercado.

"Em termos de escalabilidade e popularização da indústria de baterias, as baterias de lítio são relativamente mais convencionais, com vantagens claras, como a industrialização em larga escala mais precoce e uma cadeia industrial mais madura. No entanto, a cadeia industrial de sódio é atualmente menos desenvolvida, levando a custos mais baixos de matérias-primas, mas custos de processamento mais altos para suas aplicações. Essas empresas recentemente financiadas usarão o capital para melhorar ainda mais a cadeia de industrialização no futuro", acrescentou Zhang Yi.

Dois Grandes Desafios Permanecem

Atualmente, existem três rotas técnicas para baterias de íons de sódio, diferenciadas principalmente pelos materiais de cátodo usados.

A primeira utiliza materiais de cátodo do tipo polianion, que oferecem carregamento rápido e longa vida útil, mas são relativamente caros.

A segunda envolve materiais de cátodo de baterias de íons de sódio do tipo azul da Prússia, que possuem maior densidade de energia, mas são mais desafiadores de sintetizar. Algumas empresas já estão trabalhando nessa rota. A CATL utiliza esse sistema, e a Guohai Securities acredita que há espaço significativo para redução de custos no processamento de análogos do azul da Prússia.

A terceira envolve materiais de óxido em camadas, mas esses materiais de cátodo contêm níquel e cobalto, tornando-os relativamente caros. A HiNa Battery descobriu que o cobre pode replicar o desempenho do níquel e do cobalto, com o cobre custando metade do preço do níquel e um quarto do preço do cobalto, levando ao desenvolvimento de materiais de cátodo de óxido em camadas à base de cobre para baterias de íons de sódio.

O custo dos materiais de ânodo de baterias de íons de sódio é relativamente alto, principalmente devido ao alto custo dos materiais de carbono duro. De acordo com um relatório de analistas da Guohai Securities, o custo dos materiais de carbono amorfo doméstico é de aproximadamente 80 mil a 200 mil yuans/tonelada, apresentando altas barreiras industriais. Além disso, a Great Power Energy afirmou em sua plataforma de interação com investidores que as baterias de íons de sódio não possuem uma vantagem significativa de custo em relação às baterias de íons de lítio, principalmente devido ao alto custo dos materiais de ânodo de carbono duro.

O alto custo dos materiais do ânodo significa que as baterias de íon-sódio não possuem uma vantagem clara de custo total em comparação com as baterias de íon-lítio.

Wang Zixuan, presidente da Zhejiang Qingna, calculou que, quando os preços do carbonato de lítio estão em 200 mil yuans/tonelada, as baterias de íon-sódio têm uma vantagem marginal de custo de 24%; a 100 mil yuans/tonelada, a vantagem cai para 12%; e, se os preços do carbonato de lítio retornarem a 50 mil yuans/tonelada, a vantagem marginal de custo das baterias de íon-sódio é de apenas 5%.

Em termos de densidade energética, as baterias de íon-sódio ainda têm um espaço significativo para melhorias tecnológicas. Atualmente, a segunda geração de baterias de íon-sódio da CATL visa alcançar uma densidade energética superior a 200Wh/kg, com produção em massa prevista para 2027. Enquanto isso, a CATL revelou oficialmente sua bateria 4C LFP Shenxing PLUS no Salão Internacional do Automóvel de Pequim de 2024, com uma densidade energética de 205Wh/kg.

Zhang Yi afirmou que as baterias de íon-sódio ainda enfrentam desafios significativos, como sua aplicação no setor de ESS, progresso na industrialização e maturidade, todos os quais exigem esforços substanciais em P&D. No entanto, aproveitando os abundantes recursos e as vantagens de custo das matérias-primas, esses desafios podem ser superados ao longo do tempo com maior investimento em P&D.

"Além disso, as vantagens das baterias de íon-sódio no desempenho em baixas temperaturas e na versatilidade em diversos cenários de aplicação podem trazer mais inovação ao mercado", acrescentou Zhang Yi.

Apenas um "Favorito" de Mercado Suplementar?

Embora especialistas do setor estejam otimistas quanto às perspectivas comerciais das baterias de íon-sódio, a maioria dos modelos de carros equipados com essas baterias atualmente são microcarros elétricos puros, bem como modelos híbridos e com extensão de autonomia.

Em abril de 2023, a Chery Automobile anunciou que as baterias de íon-sódio da CATL estreariam nos modelos de carros da Chery. Em dezembro de 2023, a HiNa Battery anunciou que a versão com bateria de íon-sódio do veículo elétrico Hua Xianzi, lançada em conjunto com a JAC Yiwei, saiu da linha de produção, com entregas em massa previstas para começar em janeiro de 2024. Isso marca o primeiro veículo com bateria de íon-sódio produzido em massa no mundo. No mesmo mês, o primeiro modelo de carro elétrico puro da classe A00 com bateria de íon-sódio, lançado em conjunto pela Farasis Energy e JMC Group NEV, saiu oficialmente da linha de produção.

É evidente que os modelos de carros mencionados acima, equipados com baterias de íon-sódio, são principalmente sedãs elétricos puros da classe A00 (microcarros) ou da classe A0 (carros pequenos).

Atualmente, a densidade energética das baterias de lítio ternário pode atingir 300Wh/kg, as baterias LFP podem alcançar aproximadamente 180Wh/kg, enquanto as baterias de íon-sódio geralmente variam entre 90-160Wh/kg. Mesmo para a CATL, um gigante na indústria de baterias de energia, a densidade energética de sua primeira geração de baterias de íon-sódio é de apenas 160Wh/kg.

No entanto, as baterias de íon-sódio, que atualmente não têm espaço no mercado de carros elétricos puros de médio a alto padrão, tornaram-se inesperadamente muito procuradas nos mercados de modelos híbridos e com extensão de autonomia. A combinação "híbrida" de lítio e sódio é esperada como uma importante direção de desenvolvimento para as baterias de íon-sódio no futuro.

Em outubro de 2024, a CATL lançou oficialmente a Bateria Super Híbrida Xiaoyao. Segundo a CATL, esta é a primeira bateria híbrida do mundo com uma autonomia elétrica pura de mais de 400 quilômetros e capacidade de carregamento ultrarrápido 4C.

Notavelmente, a CATL aplicou a tecnologia de bateria de íon-sódio na Bateria Super Híbrida Xiaoyao. Para melhorar ainda mais o desempenho em baixas temperaturas da bateria Xiaoyao, a CATL realizou três inovações tecnológicas em torno da tecnologia de bateria de íon-sódio.

Primeiro, aproveitando a tecnologia pioneira de integração do sistema de bateria AB da CATL, o pacote de baterias Xiaoyao integra baterias de íon-sódio e baterias de íon-lítio em uma certa proporção e arranjo por meio de conexões híbridas, em série e paralelas, alcançando uma melhoria de 5% na autonomia de condução em baixas temperaturas.

Em segundo lugar, a CATL usa baterias de íon-sódio como referência de monitoramento SOC para o sistema de bateria AB, auxiliando na calibração da carga da bateria de íon-lítio, melhorando a precisão geral do controle do sistema em 30% e adicionando mais de 10 km à autonomia elétrica pura.

Terceiro, para resolver o problema de gerenciamento de partição direcionada para diferentes sistemas de materiais dentro do mesmo pacote de baterias em condições de baixa temperatura, a CATL desenvolveu uma tecnologia de BMS de cálculo preciso de potência para toda a faixa de temperatura. Essa tecnologia permite o gerenciamento de partição direcionada para diferentes sistemas químicos em cenários climáticos variados, resolvendo efetivamente problemas como distorção na previsão de potência ou degradação de desempenho em ambientes de temperaturas extremas altas e baixas.

"Atualmente, a Bateria Super Híbrida Xiaoyao foi aplicada a marcas como Li Auto, Avatr, Deepal, Qiyuan e Neta", disse Gao Huan, Diretor de Tecnologia da Divisão de Veículos de Passageiros Domésticos da CATL. Espera-se que, até 2025, quase 30 modelos híbridos, incluindo os da Geely, Chery, GAC e VOYAH, sejam equipados com a Bateria Super Híbrida Xiaoyao da CATL.

Zhang Yi analisou que, embora o desempenho de armazenamento de energia das baterias de íon-sódio seja limitado, os modelos instalados atualmente são principalmente microcarros elétricos puros, bem como alguns modelos híbridos e com extensão de autonomia. No entanto, até certo ponto, isso também compensa deficiências, incluindo aquelas no armazenamento de energia e na maturidade do suporte da cadeia industrial. Portanto, teoricamente falando, se as baterias de íon-sódio podem se adaptar a uma gama mais ampla de modelos de carros e cenários de aplicação no futuro, acredito que há potencial.