Pesquisadores da USP desenvolvem bateria recarregável de nióbio comparável a modelos comerciais

Nióbio – A Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu uma bateria funcional de nióbio capaz de atingir 3 volts, ser recarregável e operar em ambientes reais, fora das condições ideais de laboratório. A tecnologia já se encontra em fase de testes industriais e representa um avanço significativo no uso do metal em sistemas de armazenamento de energia.

Segundo o Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), o projeto teve início há cerca de dez anos e foi liderado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP). O pesquisador coordena o Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP e também atua no Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT), sediado no IFSC.

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Um dos principais desafios para o desenvolvimento da bateria de nióbio era a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio. De acordo com Crespilho, esse obstáculo foi superado a partir do controle preciso do ambiente químico, o que permitiu estabilizar o material.

“Eu já sabia que a natureza resolvia esse problema há bilhões de anos”, afirma o pesquisador. “Em sistemas biológicos, como enzimas e metaloproteínas, metais altamente reativos mudam de estado eletrônico o tempo todo sem se degradar, porque operam dentro de ambientes químicos muito bem controlados”.

A solução desenvolvida pelo grupo consistiu na criação de uma espécie de “caixa de proteção inteligente” para o nióbio. “Essa caixa é o NB-RAM [Niobium Redox Active Medium]. Dentro dela, o interruptor [nióbio] pode mudar de nível várias vezes, de forma controlada, sem se degradar. É exatamente isso que os sistemas biológicos fazem, e foi isso que adaptamos para a bateria de nióbio”, explica Crespilho.

Grande parte do avanço do projeto é atribuída ao trabalho da pesquisadora da USP Luana Italiano, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema até alcançar estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ajustes contínuos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo.

“Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Ao longo de dois anos de trabalho no projeto, nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros”, destaca Luana. Segundo ela, o principal desafio foi encontrar o equilíbrio entre proteção e desempenho elétrico. “Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada”.

Como resultado, o sistema passou a operar de forma estável não apenas em laboratório, mas também em arquiteturas próximas das utilizadas pela indústria. “É um sistema que já funciona em formatos reais”, afirma a pesquisadora.

A tecnologia já conta com um protótipo funcional e teve sua patente depositada pela USP. A bateria de nióbio alcançou 3 volts, faixa de tensão compatível com a maioria das baterias comerciais atualmente disponíveis no mercado.

Os testes também incluíram formatos industriais padrão, como células do tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis). Esses ensaios foram realizados em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Nessas configurações, a bateria passou por múltiplos ciclos de carga e descarga, comprovando a viabilidade do conceito em ambientes controlados.

Para avançar à etapa final de desenvolvimento, Crespilho ressalta a necessidade de criar um centro multimodal de pesquisa e inovação, reunindo governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica.

“A bateria de nióbio desenvolvida na USP mostra que o Brasil não precisa apenas exportar recursos, mas pode liderar tecnologias; desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional”, afirmou o pesquisador.

(Com informações de Agência Pública)
(Foto: Reprodução/Portal Gov.br)