Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma bateria funcional de nióbio que atinge 3 volts, é recarregável e opera em condições reais de uso, fora do ambiente controlado de laboratório. A tecnologia já conta com protótipo funcional, teve patente depositada pela universidade e entrou na fase de testes em formatos industriais.
O desenvolvimento começou há cerca de dez anos, coordenado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP). O trabalho foi conduzido no âmbito do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP e do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT), sediado no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP).
O principal desafio enfrentado pelos pesquisadores foi a instabilidade do nióbio em ambientes eletroquímicos convencionais. O metal tende a se degradar na presença de água e oxigênio, o que inviabilizava seu uso em baterias recarregáveis. A solução encontrada foi o controle rigoroso do ambiente químico ao redor do material ativo.
Crespilho explica que a inspiração veio de sistemas biológicos. Em organismos vivos, metais altamente reativos operam de forma estável porque estão inseridos em ambientes químicos controlados, como ocorre em enzimas e metaloproteínas. A partir desse princípio, o grupo desenvolveu um meio de proteção capaz de preservar o nióbio durante os ciclos de carga e descarga.
Esse sistema foi batizado de NB-RAM, sigla para Niobium Redox Active Medium. Trata-se de uma estrutura que funciona como uma proteção inteligente, permitindo que o nióbio altere seu estado eletrônico de forma controlada, sem sofrer degradação. O conceito foi adaptado diretamente de mecanismos observados na natureza.
Uma parte significativa do avanço do projeto ocorreu com o trabalho da pesquisadora Luana Italiano, da USP, que dedicou dois anos ao refinamento do sistema. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ajustes contínuos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material.
Segundo a pesquisadora, o objetivo não era apenas fazer a bateria funcionar, mas garantir estabilidade, repetibilidade e controle dos parâmetros elétricos. O desafio esteve em equilibrar a proteção do sistema com o desempenho energético, já que proteção excessiva compromete a entrega de energia, enquanto proteção insuficiente leva à degradação do material.
Com esse equilíbrio, a bateria passou a operar de forma estável não apenas em laboratório, mas também em configurações próximas das utilizadas pela indústria. A tecnologia alcançou 3 volts, faixa compatível com a maioria das baterias comerciais atualmente em uso.
A bateria de nióbio já foi testada em formatos industriais padrão, como células tipo coin, semelhantes a moedas, e pouch, que são laminadas flexíveis. Esses testes foram realizados em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Nos experimentos, as baterias passaram por diversos ciclos de carga e descarga, comprovando a viabilidade do sistema.
Para avançar à etapa final de desenvolvimento, Crespilho aponta a necessidade de criar um centro multimodal de pesquisa e inovação. A proposta envolve a participação de governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica, com foco na ampliação da escala e na aplicação industrial da bateria.
