Bateria de íon-sódio da UFPR funciona em meio aquoso e elimina risco de explosões
Nanoarquitetura permite bateria flexível e transparente para novos dispositivos
Pesquisa sobre bateria aponta caminhos para descarbonização e energia renovável
Ilustração: GQM/UFPR/Reprodução
Ilustração esquemática que mostra o funcionamento da bateria de íon-sódio, com atividade eletroquímica entre os íons de sódio (Na) hidratados
Uma bateria de íon-sódio desenvolvida na Universidade Federal do Paraná (UFPR) avança como alternativa ao lítio ao reunir, em um único dispositivo, flexibilidade, transparência e operação em meio aquoso, ampliando a segurança e reduzindo impactos ambientais.
Bateria e a busca por alternativas ao lítio
As baterias estão presentes em celulares, veículos elétricos, computadores, equipamentos médicos e sistemas de armazenamento de energia. A tecnologia dominante hoje é baseada no lítio, metal eficiente, mas associado a riscos ambientais, custos elevados e questões de segurança.
A concentração das reservas em poucos países, somada ao impacto ambiental da mineração, tem impulsionado pesquisas com elementos mais abundantes, como o sódio, encontrado de forma ampla na natureza.
Bateria de íon-sódio nasce de 28 anos de pesquisa
O desenvolvimento da bateria foi liderado pelo professor Aldo José Gorgatti Zarbin, do Departamento de Química da UFPR, à frente do Grupo de Química de Materiais (GQM). O protótipo é resultado de pesquisas conduzidas ao longo do mestrado, doutorado e pós-doutorado da pesquisadora Maria Karolina Ramos.
Utilizando sódio obtido a partir do sal de cozinha, o grupo chegou a um dispositivo que combina, de forma inédita, flexibilidade, transparência e funcionamento em meio aquoso, eliminando o uso de eletrólitos inflamáveis.
O professor Aldo Zarbin, que lidera o Grupo de Química de Materiais e recebeu este ano o Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia, da Fundação Araucária, na categoria de Pesquisador de Ciências Exatas e da Terra – Foto: Marcos olivan/Sucom/UFPR
Nanoarquitetura viabiliza nova geração de bateria
O diferencial da bateria está na aplicação de nanoarquitetura para a construção de filmes finos com espessura de poucos nanômetros. A técnica, desenvolvida no próprio laboratório, permite depositar o material em diferentes superfícies, mantendo desempenho eletroquímico e propriedades mecânicas.
A combinação de grafeno, óxido de cobre e dissulfeto de molibdênio resultou em eletrodos eficientes para baterias aquosas de íon-sódio. O estudo foi publicado na revista Sustainable Energy & Fuels, da Royal Society of Chemistry.
Bateria flexível e transparente amplia aplicações
A flexibilidade permite que a bateria seja dobrada ou curvada sem perda de desempenho, abrindo caminho para aplicações em eletrônicos vestíveis, dispositivos médicos e tecnologias dobráveis. A transparência, obtida pela espessura ultrafina dos materiais, possibilita a integração com sistemas que exigem passagem de luz, como células solares e janelas inteligentes.
Essa combinação remove uma das principais limitações atuais no design de novos dispositivos eletrônicos.
Bateria aquosa aumenta segurança e sustentabilidade
Ao operar em meio aquoso, a bateria elimina riscos associados às baterias de íon-lítio, que utilizam solventes orgânicos inflamáveis e tóxicos. A substituição por água aumenta a tolerância a falhas e reduz o risco de incêndios e explosões, tornando o dispositivo mais seguro para uso cotidiano.
Além disso, o sódio apresenta menor impacto ambiental, custo reduzido e maior disponibilidade global.
Em forma de filme fino, dispositivo pode ser aplicado sobre superfícies. Também tem ganho com segurança por usar água em vez de materiais inflamáveis. Fotos: Maria Karolina Ramos/GQM/UFPR
Bateria e descarbonização da matriz energética
A pesquisa também dialoga com o desafio do armazenamento de energia renovável. Fontes como a solar dependem de baterias para garantir fornecimento contínuo quando não há geração. O grupo trabalha na integração entre geração e armazenamento em um único sistema, conectando células fotovoltaicas diretamente à bateria, com ganhos de eficiência, redução de perdas e economia de espaço.
Bateria avança rumo ao mercado com pedido de patente
Os pesquisadores do Grupo de Química de Materiais da UFPR já solicitaram patente da bateria de íon-sódio. O próximo passo envolve ampliar a escala do protótipo e avançar na engenharia do sistema.
A pesquisa rendeu ao professor Aldo Zarbin o Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia, entregue pelo governo do Paraná, reconhecendo a contribuição científica e tecnológica do trabalho.
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