Protótipo nacional é recarregável, opera fora do laboratório e alcança 3 volts de tensão

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) avançaram no desenvolvimento de uma bateria de nióbio funcional, recarregável e com desempenho comparável ao de baterias comerciais já disponíveis no mercado. O protótipo atinge 3 volts de tensão, valor compatível com a maioria dos dispositivos eletrônicos atuais, e opera em condições reais, fora de ambientes controlados de laboratório, um passo decisivo para aplicações práticas.

O projeto já entrou na fase de testes industriais, indicando potencial para escalonamento e uso comercial no futuro.

Pesquisa brasileira supera desafio histórico do nióbio

A pesquisa vem sendo desenvolvida há cerca de dez anos pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), em parceria com o Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP) e o Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT).

Um dos principais obstáculos enfrentados pelos pesquisadores foi a degradação do nióbio em ambientes eletroquímicos, ou seja, em sistemas onde ocorrem reações químicas associadas à passagem de corrente elétrica. Na presença de água e oxigênio, o metal tende a perder estabilidade, o que historicamente limitou seu uso em baterias.

Solução inspirada na natureza

Para contornar esse problema, a equipe se inspirou em sistemas biológicos, como enzimas e metaloproteínas, que conseguem operar de forma estável mesmo em ambientes químicos complexos. A partir dessa ideia, os pesquisadores desenvolveram um meio redox ativo, um ambiente químico que controla as reações de oxidação e redução, batizado de NB-RAM.

Esse sistema funciona como uma espécie de “proteção inteligente” para o nióbio, permitindo que o metal alterne seus estados eletrônicos durante os ciclos de carga e descarga sem se degradar. Na prática, isso garante maior durabilidade e estabilidade ao funcionamento da bateria.

Ajuste fino e testes em formatos industriais

A consolidação do projeto contou com a liderança da pesquisadora Luana Italiano, da USP, responsável por cerca de dois anos de refinamento técnico do sistema. Segundo ela, o principal desafio foi encontrar o equilíbrio ideal entre proteção e desempenho energético.

“Se o material for protegido demais, a bateria perde eficiência. Se for protegido de menos, o nióbio se degrada”, explica.

Após esse ajuste fino, o protótipo passou a operar de forma estável não apenas em bancada, mas também em formatos próximos aos utilizados pela indústria. A bateria foi testada em células do tipo coin (formato de moeda) e pouch (baterias laminadas e flexíveis), em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Os testes incluíram diversos ciclos de carga e descarga, comprovando a viabilidade técnica da solução.

Inovação, patente e potencial estratégico

A tecnologia já teve patente depositada pela USP e apresenta características compatíveis com as exigências do mercado atual de armazenamento de energia. Para avançar para a etapa final de desenvolvimento e ampliar a produção em escala, os pesquisadores defendem a criação de um centro multimodal de pesquisa e inovação, reunindo universidades, governos e startups de base tecnológica.

Para Crespilho, o projeto vai além do avanço científico e reforça o papel estratégico da mineração e da ciência nacional. “Essa bateria mostra que o Brasil pode ir além da exportação de matérias-primas e assumir a liderança no desenvolvimento de tecnologias, desde que a ciência seja tratada como prioridade”, afirma.

O avanço reforça o potencial do nióbio, mineral no qual o Brasil detém as maiores reservas conhecidas do mundo, como base não apenas para exportação, mas também para o desenvolvimento de tecnologias de alto valor agregado ligadas à transição energética e à inovação industrial.

(Fonte: Agência Brasil)