Com a implantação de veículos eléctricos e sistemas de armazenamento (BESS) em contextos cada vez mais “críticos para a segurança” (ambientes fechados, edifícios, infra-estruturas, logística em grande escala), a procura já não é apenas quanta energia podemos armazenar, mas como é que uma pilha se comporta quando algo corre mal.

Uma revisão científica recente propõe uma análise comparativa “baseada em provas” da segurança entre as tecnologias estabelecidas (iões de lítio) e as tecnologias emergentes (iões de sódio e estado sólido), revelando uma tendência clara: passar de uma segurança “projectada” (BMS, arrefecimento, compartimentação) para uma segurança mais "projectada". intrínseco, relacionados com a química e os materiais.

No âmbito desta evolução, a baterias de iões de sódio (SIB) estão a ganhar atenção não só pelo custo e disponibilidade das matérias-primas, mas sobretudo por algumas vantagens mensuráveis em termos de segurança. 

1) Aumento da “margem térmica” antes do desencadeamento do descontrolo 

Um dos indicadores mais importantes é a temperatura T2, ou seja, o limiar para além do qual a fuga térmica se torna irreversível. Em várias comparações experimentais, os SIBs mostram temperaturas de ativação mais elevadas em comparação com muitos iões de lítio de alta energia: a revisão refere valores típicos no intervalo ~220-260/280 °C, contra ~170-220 °C para o NMC (mantendo-se tudo o resto constante).

Isto significa que mais margem para detetar a anomalia e tomar medidas (controlo térmico, isolamento do módulo, procedimentos de emergência).

Não só isso: quando o evento ocorre, a literatura descreve frequentemente uma dinâmica menos “violento”, com menor libertação de calor e uma progressão mais lenta (portanto, mais tempo para a atenuação e a evacuação). 

2) Propagação mais lenta: mais tempo para conter o acidente

Em aplicações reais, a gravidade de uma falha está frequentemente relacionada com a sua capacidade de se propagar de uma célula para células adjacentes. Para SIBs taxas de propagação intermédias (por exemplo, ~1,6-2,0 °C/min) e tempos de “acionamento do vizinho” da ordem de minutos (por exemplo, 8-12 min em alguns relatórios), sendo mais fácil de gerir do que os produtos químicos de iões de lítio de alta energia, em que a propagação pode ser muito rápida.

Para um integrador de sistemas, isto traduz-se numa mensagem prática: estratégias de compartimentação, sensorização e supressão pode ter uma janela de eficácia mais alargada. 

3) Gás de ventilação: menos hidrogénio, menos risco de explosão

Outra dimensão que é frequentemente subestimada é a composição do gás libertados em condições de falha. A revisão mostra que, embora a formação de gases inflamáveis (CO, hidrocarbonetos) continue a ser possível, nos SIBs a fração de H₂ tende a ser inferior em comparação com alguns iões de lítio (por exemplo: ~30% contra ~42% relatados para LFP em conjuntos de dados consolidados). Uma vez que o hidrogénio tem uma gama de inflamabilidade muito ampla e uma baixa energia de ignição, a redução da sua presença pode diminuir o risco de explosão da mistura.

Além disso, é referido que os gases SIB podem apresentar pressão máxima de explosão e índice de deflagração inferiores do que o LFP e o NMC, o que é atribuído a um maior teor de CO₂ (não inflamável) e concentrações mais baixas de espécies altamente reactivas. 

4) Toxicidade: um perfil potencialmente melhor (e um caminho para “zero HF”)

No BESS em edifícios, contextos marítimos ou espaços confinados, a segurança não é apenas o fogo: é também toxicidade do fumo. A revisão propõe uma hierarquia na qual, para cenários em que a acumulação de gases tóxicos é crítica, os SIB são competitivos e, com electrólitos adequados, podem tornar-se particularmente interessantes: mencionam HF na gama de ~400-1000 ppm para SIB com NaPF₆ e a possibilidade de zero HF com formulações sem flúor; Em comparação, é de salientar que o LFP pode gerar níveis muito elevados de HF (ordem de 3000-8000 ppm).

A questão fundamental não é “uma pilha é sempre mais segura do que outra”, mas sim que a métrica dominante muda com o cenárioEm espaços confinados, o perfil toxicológico pode pesar tanto quanto (ou mais que) o T2 e a propagação. 

5) O verdadeiro fator de mudança para a logística e a manutenção: o transporte a 0 volts 

De todas as vantagens, há uma que é particularmente operacional: os TIS pode ser descarregado e transportado a 0 V com segurança. A justificação está nos materiais: o sódio não se liga ao alumínio para condições anódicas típicas, tornando possível a utilização de colectores de alumínio também no lado anódico e evitando certos modos de falha típicos do cobre em iões de lítio de baixo SOC (por exemplo, problemas de dissolução e reinício). Resultados: menos energia “armazenada” durante o transporte e a armazenagem e reduzir os riscos de curto-circuito, arco e eventos térmicos na cadeia de abastecimento.

Para a cadeia de abastecimento, isto significa potencialmente:

- procedimentos de armazém e expedição mais robusto;

- gestão mais fácil de fim da linha, assistência e EOL (do ponto de vista da segurança operacional);

- redução do risco residual durante o manuseamento e a manutenção. 

O que se segue: onde os TIS fazem mais sentido atualmente 

A própria revisão é muito clara: os “rankings” de segurança não são universais e devem ser lidos por aplicação. Dito isto, o conjunto de provas (margem térmica, propagação mais lenta, menos gases explosivos, melhor perfil toxicológico e logística de 0 V) faz dos SIBs fortes candidatos, especialmente para:

• acumulação estacionária (BESS) em que a segurança e o custo total são mais importantes do que a densidade energética máxima;

- instalações em que logística e armazenamento constituem um fator de risco (cadeia de abastecimento, estaleiros de construção, locais remotos);

- contextos em que é necessário um compromisso entre desempenho e robustez operacional.

Resumindo: as baterias de iões de sódio não são “magicamente invulneráveis”, mas mostram benefícios mensuráveis em termos de segurança e, sobretudo, uma vantagem operacional única (0 V) que pode tornar-se decisiva em muitas aplicações industriais.