A Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu uma bateria funcional de nióbio capaz de atingir 3 volts, patamar equivalente ao das baterias comerciais atuais, recarregável e estável em condições reais de uso, fora do ambiente controlado de laboratório. A tecnologia, considerada inédita, já possui protótipo funcional, teve patente depositada pela universidade e avançou para a fase de testes em formatos industriais.
O desenvolvimento é resultado de uma década de pesquisas conduzidas pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), líder do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP e pesquisador do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT), sediado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP).
O principal desafio científico era impedir a degradação do nióbio (um metal altamente reativo) em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio. A solução veio da inspiração em sistemas biológicos. “Eu já sabia que a natureza resolvia esse problema há bilhões de anos”, explica Crespilho. Em enzimas e metaloproteínas, metais reativos mudam constantemente de estado eletrônico sem se degradar, graças a ambientes químicos rigorosamente controlados.
A partir dessa lógica, o grupo desenvolveu um sistema de proteção denominado NB-RAM (Niobium Redox Active Medium), descrito como uma “caixa inteligente” que estabiliza o nióbio. “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”, afirma o pesquisador.
Grande parte do refinamento da tecnologia foi conduzida pela pesquisadora da USP Luana Italiano, que dedicou dois anos à estabilização e reprodutibilidade do sistema. Foram desenvolvidas dezenas de versões experimentais até alcançar um equilíbrio entre proteção química e desempenho elétrico. “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.
Segundo Luana, o maior desafio foi encontrar o ponto ideal de proteção do material ativo. “Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada”. O resultado foi um sistema capaz de operar de forma estável não apenas em laboratório, mas também em arquiteturas próximas às utilizadas pela indústria.
A bateria de nióbio já foi testada em formatos industriais padrão, como células tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis), em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Nos testes, o dispositivo foi carregado e descarregado repetidas vezes, comprovando sua viabilidade tecnológica.
Para que a inovação avance à etapa final de desenvolvimento e escala industrial, Crespilho defende a criação de 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 mostra que o Brasil não precisa apenas exportar recursos, mas pode liderar tecnologias; desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional”, conclui.
