Células de iões de sódio NFPP a baixas temperaturas: capacidade de 95% a −20 °C nos testes de qualificação

Atualizado em 17 Setembro 2026

Há um defeito das baterias domésticas de que os catálogos pouco falam: com o frio, rendem menos. Não é um detalhe marginal, porque o momento em que rendem menos coincide com o momento em que são mais necessárias. Em janeiro, o fotovoltaico produz uma fração do que produz em julho, os dias são curtos, os consumos ao final do dia são elevados — e é precisamente nessa altura que o sistema de armazenamento entrega apenas uma parte da capacidade que pagou.

Neste ponto, a diferença entre as químicas é nítida e mensurável. Este artigo apresenta os dados de qualificação das células polianiónicas NFPP a baixas temperaturas e explica de onde vem essa diferença.

O dado

O protocolo de ensaio é simples: a célula é carregada a 3,5 V com uma potência de 0,5P, deixada em repouso durante dez minutos e depois descarregada à temperatura de ensaio. Mede-se quanto da capacidade nominal consegue efetivamente entregar.

Os valores relativos aos produtos químicos de referência provêm de ensaios realizados nas células de comparação específicas indicadas na fonte, nas condições de ensaio referidas. Não devem ser interpretados como desempenhos universais das respetivas famílias de produtos químicos, que incluem células com formulações e construções muito diferentes entre si.

No ensaio direto a −20 °C, o valor medido na célula NFPP é de 95,04% da capacidade nominal. A célula LFP de referência, no mesmo ensaio, fica-se pelos 67,8%.

A linha dos −40 °C merece uma leitura atenta, porque o zero não é um arredondamento. As células de referência de chumbo-ácido, de fosfato de ferro-lítio e de níquel-manganês-cobalto, a essa temperatura, não fornecem capacidade utilizável no ensaio. A célula polianiónica de sódio mantém-se acima dos 85%.

Deve dizer-se com precisão o que isto significa: o resultado diz respeito a as células usadas como referência nesse ensaio, não a todas as células LFP ou NMC existentes. O comportamento a baixas temperaturas depende da formulação do eletrólito, da construção da célula e do protocolo de ensaio, e dentro de cada família química as diferenças são grandes.

Porque é que o sódio se comporta melhor

As razões são duas e atuam em pontos diferentes da célula.

A dessolvatação na interface

Um ião que se move no eletrólito não viaja nu: está rodeado por uma camada de moléculas de solvente que se lhe agregam em volta. Para entrar no elétrodo tem de se libertar dela, e isso tem um custo energético. É a etapa chamada dessolvatação, e é o principal estrangulamento a baixas temperaturas: quando a célula está fria, a energia disponível para realizar essa etapa reduz-se e a reação abranda.

O ião de sódio é maior do que o de lítio e, precisamente por isso, retém a camada de solvente com menos firmeza: a densidade de carga na sua superfície é mais baixa. Paradoxalmente, ser mais volumoso — que é a razão pela qual o sódio armazena menos energia por quilograma — é também a razão pela qual se separa do solvente com mais facilidade quando está frio.

As vias de difusão no cátodo

A segunda razão tem a ver com a estrutura do material ativo. No fosfato de ferro-lítio, que tem estrutura de olivina, os iões movem-se ao longo de canais unidimensionais: um único percurso possível e, se esse percurso ficar obstruído — por um defeito da rede cristalina ou pelo abrandamento induzido pela temperatura —, não há alternativas.

A rede polianiónica NFPP oferece, em contrapartida, uma rede de vias de difusão tridimensionais. O ião tem mais caminhos para chegar ao seu sítio e o abrandamento devido ao frio pesa muito menos no resultado global.

O que muda na instalação

O número, por si só, diz pouco. Vale a pena traduzi-lo.

Tomemos um sistema de armazenamento de 10 kWh num local técnico não aquecido — uma garagem, uma cave, um compartimento de contadores exterior — numa manhã de janeiro no norte de Itália, a −5 °C. Uma bateria LFP entrega uma fração reduzida da capacidade nominal; o proprietário vê uma bateria «de 10 kWh» que devolve sensivelmente menos, e vê-o justamente nos dias de fatura mais alta. O fenómeno é reversível — com o regresso das temperaturas amenas a capacidade volta —, mas, entretanto, o sistema de armazenamento trabalhou abaixo das expectativas durante toda a estação fria.

Com uma célula que a −20 °C conserva mais de 90%, a −5 °C a perda é insignificante. A capacidade disponível mantém-se, portanto, próxima da do verão. Continuam, no entanto, a depender da temperatura a potência fornecida e a aceitação de carga: para a bateria Heiwit atualmente em venda, a ficha técnica indica descarga de −25 °C a +60 °C e carga apenas de 0 °C a +60 °C. Estes limites são explicados na página sobre o intervalo de temperatura da bateria Heiwit.

A diferença torna-se decisiva em três situações:

• Instalações em altitude, onde as mínimas de inverno se mantêm estavelmente abaixo de zero e raramente existe um local técnico aquecido.
• Instalações exteriores ou em compartimentos não climatizados, que são a norma no setor comercial e industrial.
• Mercados do Norte e do Leste da Europa — Alemanha, Polónia, República Checa, Suécia — onde a estação fria é mais longa e mais rigorosa do que a italiana e onde a diferença de rendimento se acumula ao longo de muitos mais dias por ano.

O outro lado da moeda

Para ser completo: a vantagem no frio não é gratuita. Resulta das mesmas propriedades do ião de sódio que limitam a sua densidade energética, como explicado noutro artigo aprofundado. Não existe uma química que vença em todos os parâmetros: existe a química adequada à aplicação.

Para um sistema de armazenamento estacionário, que permanece fixo onde foi instalado e tem de funcionar de forma previsível durante vinte anos num local que ninguém aquece, o rendimento a baixas temperaturas vale mais do que os watt-hora por quilograma.

Perguntas mais frequentes

É necessário aquecer o local da bateria?

Para conservar capacidade, não: a −20 °C a célula mantém mais de 90%. Deve, no entanto, ter-se em conta que a potência de pico se reduz a baixas temperaturas — a potência máxima é declarada entre −25 °C e +40 °C —, pelo que, em compartimentos muito frios, convém verificar com o projetista se os picos de consumo continuam cobertos. É, em contrapartida, uma precaução que algumas instalações com baterias de lítio adotam precisamente para compensar a queda de rendimento no inverno.

A queda de capacidade com o frio é permanente?

Não, é reversível: com a subida da temperatura, a capacidade volta a estar disponível. O problema não é o dano na bateria, é que a energia não está lá quando é necessária.

Porque é que o ião de sódio, que é maior, se comporta melhor no frio?

Porque a sua carga está distribuída por uma superfície maior, retendo assim com menos firmeza a camada de moléculas de solvente que tem de abandonar para entrar no elétrodo. Essa etapa é o principal obstáculo a baixas temperaturas.

Aplica-se também na carga ou apenas na descarga?

Os dados aqui apresentados referem-se ao ensaio de descarga a temperatura controlada, que é a condição crítica para um sistema de armazenamento fotovoltaico: a descarga ocorre à noite e durante a madrugada, quando a temperatura está no mínimo.