Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma bateria de nióbio, capaz de atingir 3 volts, recarregável e funcional em ambientes reais, fora das condições ideais de laboratório. Atualmente, a tecnologia está em fase de testes industriais.
O projeto teve início há dez anos, liderado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP). Crespilho, que também é pesquisador do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT), conseguiu superar o maior desafio na construção da bateria de nióbio: a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio. Ele descobriu uma forma de estabilizar o nióbio controlando o ambiente químico.
“Eu já sabia que a natureza resolvia esse problema há bilhões de anos”, comenta Crespilho. “Em sistemas biológicos, como enzimas e metaloproteínas, metais altamente reativos mudam de estado eletrônico constantemente sem se degradar, pois operam em ambientes químicos muito bem controlados”.
O grupo desenvolveu uma caixa de proteção inteligente para o nióbio, chamada NB-RAM (Niobium Redox Active Medium). Dentro dela, o nióbio pode mudar de nível várias vezes de forma controlada, sem se degradar, imitando o que ocorre em sistemas biológicos.
O avanço significativo da bateria de nióbio é fruto do trabalho da pesquisadora Luana Italiano, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema, buscando estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu diversas versões experimentais, com ajustes no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo.
“Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Durante dois anos, nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros”, destaca Luana.
O principal desafio foi equilibrar a proteção do sistema com o desempenho elétrico. “Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada”, explica a pesquisadora. O sistema agora funciona de forma estável em condições de laboratório e em arquiteturas industriais.
A tecnologia, que já possui um protótipo funcional, teve sua patente depositada pela USP. A bateria de nióbio desenvolvida alcançou 3 volts, similar à faixa de tensão das baterias comerciais atuais.
Testes foram realizados em formatos industriais padrão, como células tipo coin e pouch, em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). A bateria foi carregada e descarregada diversas vezes, demonstrando sua viabilidade em ambientes controlados.
Para avançar para a fase final do desenvolvimento, Crespilho afirma que será necessário criar um centro multimodal de pesquisa e inovação, envolvendo governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica.
“A bateria de nióbio desenvolvida na USP demonstra que o Brasil não precisa apenas exportar recursos, mas pode liderar tecnologias, desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional”, conclui Crespilho.
Com informações da Agência Brasil