{"id":27923,"date":"2025-12-11T15:53:06","date_gmt":"2025-12-11T18:53:06","guid":{"rendered":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/?p=27923"},"modified":"2026-01-09T14:12:39","modified_gmt":"2026-01-09T17:12:39","slug":"soma-inedita-de-caracteristicas-de-nova-bateria-de-ion-sodio-faz-avancar-alternativas-ao-litio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/soma-inedita-de-caracteristicas-de-nova-bateria-de-ion-sodio-faz-avancar-alternativas-ao-litio\/","title":{"rendered":"Soma in\u00e9dita de caracter\u00edsticas de nova bateria de \u00edon-s\u00f3dio faz avan\u00e7ar alternativas ao l\u00edtio"},"content":{"rendered":"

Baterias fazem parte do nosso dia a dia. Elas est\u00e3o presentes em celulares, carros, notebooks, marca-passos, c\u00e2meras digitais e assim por diante. \u00c9 poss\u00edvel pensar em uma s\u00e9rie de objetos eletr\u00f4nicos de comunica\u00e7\u00e3o, inform\u00e1tica, transporte e at\u00e9 sa\u00fade que s\u00e3o alimentados por baterias.<\/p>\n

As baterias convencionais s\u00e3o amplamente feitas de l\u00edtio, um metal que, embora tenha alta efici\u00eancia, traz uma s\u00e9rie de riscos ambientais e de seguran\u00e7a. Por isso, pesquisadores v\u00eam tentando desenvolver baterias de elementos alternativos ao l\u00edtio, como s\u00f3dio e pot\u00e1ssio, elementos mais f\u00e1ceis e baratos de encontrar na natureza.<\/p>\n

Uma das pesquisas tem \u00e0 frente Aldo Jos\u00e9 Gorgatti Zarbin, professor do Departamento de Qu\u00edmica da Universidade Federal do Paran\u00e1 (UFPR) e que pesquisa o tema h\u00e1 28 anos. O docente, junto com pesquisadores do laborat\u00f3rio que coordena, o Grupo de Qu\u00edmica de Materiais (GQM), usou o s\u00f3dio encontrado no sal de cozinha para criar um prot\u00f3tipo de bateria funcional que re\u00fane, simultaneamente e de forma in\u00e9dita para o setor, tr\u00eas caracter\u00edsticas: ela \u00e9 flex\u00edvel, transparente e funciona em meio aquoso, eliminando riscos de explos\u00f5es.<\/p>\n

GALERIA |<\/span> <\/strong>Imagens do desenvolvimento da bateria aquosa de \u00edons de s\u00f3dio
\n<\/h5>\n

A bateria foi desenvolvida durante o mestrado, o doutorado e o projeto de p\u00f3s-doutorado da pesquisadora Maria Karolina Ramos. Os atributos possibilitam uma s\u00e9rie de aplica\u00e7\u00f5es inovadoras das baterias, desde eletr\u00f4nicos vest\u00edveis at\u00e9 janelas inteligentes.<\/p>\n

O estudo foi capa recente da revista Sustainable Energy & Fuels<\/em><\/a>, da Royal Society of Chemistry. A pesquisa ainda rendeu uma premia\u00e7\u00e3o ao professor no Pr\u00eamio Paranaense de Ci\u00eancia e Tecnologia, iniciativa do governo do Paran\u00e1 que reconhece profissionais que contribuem para a produ\u00e7\u00e3o cient\u00edfica e tecnol\u00f3gica do estado, entregue no \u00faltimo dia 28<\/a>.<\/p>\n

A motiva\u00e7\u00e3o para o desenvolvimento da bateria, al\u00e9m de suas diferentes aplica\u00e7\u00f5es, tamb\u00e9m foi pensando na descarboniza\u00e7\u00e3o da matriz energ\u00e9tica, em uma busca por fontes de energia renov\u00e1veis.<\/p>\n

\u201cH\u00e1 pouco tempo tivemos a COP 30<\/a>, falando sobre energia limpa e como \u00e9 fundamental que a gente elimine combust\u00edvel f\u00f3ssil, para parar de emitir g\u00e1s carb\u00f4nico\u201d, afirmou o docente \u00e0 revista Ci\u00eancia UFPR<\/em>. \u201cUma das formas de voc\u00ea pegar energia \u00e9 solar. Mas e \u00e0 noite, quando n\u00e3o tem sol, como fica? Precisamos de bateria para armazenar essa energia, por isso elas s\u00e3o extremamente importantes no processo de descarboniza\u00e7\u00e3o e de energia limpa\u201d.<\/p>\n

\"\"<\/a>
(Clique para ampliar | Baixe em pdf<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Nanoarquitetura abre caminho para baterias de s\u00f3dio<\/h2>\n

O l\u00edtio \u00e9 um metal leve, com grande capacidade de armazenamento de energia, encontrado principalmente em salmouras de lagos salgados ou em pegmatitos, que s\u00e3o rochas \u00edgneas que cont\u00eam cristais e minerais ricos em elementos raros.<\/p>\n

De acordo com o Servi\u00e7o Geol\u00f3gico do Brasil (SGB), Chile, Austr\u00e1lia, Argentina e China det\u00eam juntos cerca de 95% das reservas de l\u00edtio atualmente conhecidas no mundo. No Brasil, o metal \u00e9 encontrado em dep\u00f3sitos de pegmatitos, especialmente nas \u00e1reas do M\u00e9dio Jequitinhonha, em Minas Gerais, e da Prov\u00edncia Pegmat\u00edtica da Borborema, na regi\u00e3o Nordeste.<\/p>\n

\u201cPor muito tempo, as baterias de \u00edons de l\u00edtio dominaram a eletr\u00f4nica port\u00e1til gra\u00e7as \u00e0 sua alta capacidade de armazenamento e longa dura\u00e7\u00e3o. A import\u00e2ncia delas foi reconhecida at\u00e9 com o Nobel de Qu\u00edmica de 2019 [para John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino, considerando as baterias de l\u00edtio uma revolu\u00e7\u00e3o da eletr\u00f4nica port\u00e1til]\u201d, conta Maria Ramos.<\/p>\n

\u201cMas nem tudo s\u00e3o flores: essas baterias usam solventes org\u00e2nicos t\u00f3xicos e inflam\u00e1veis, podem causar curto-circuito e at\u00e9 explodir. Al\u00e9m disso, dependem de reservas de l\u00edtio, que \u00e9 um elemento qu\u00edmico escasso. S\u00e3o reservas concentradas em poucos pa\u00edses e causam um grande dano ambiental na sua extra\u00e7\u00e3o, o que tornam essas baterias muito caras\u201d.<\/p>\n

Al\u00e9m de provocar atritos geopol\u00edticos, a minera\u00e7\u00e3o do l\u00edtio tem alto impacto ambiental, decorrente do uso intensivo de \u00e1gua e da amea\u00e7a de contamina\u00e7\u00e3o por metais pesados. Ao contr\u00e1rio do l\u00edtio, o s\u00f3dio \u00e9 mais abundante, barato e distribu\u00eddo por todo o planeta. Sua obten\u00e7\u00e3o \u00e9 considerada de menor impacto ambiental \u2014 especialmente quando extra\u00eddo do mar, como ocorre com o sal de cozinha.<\/p>\n

Mas apenas substituir um elemento por outro n\u00e3o \u00e9 uma tarefa simples. O desafio \u00e9 encontrar materiais capazes de armazenar e liberar \u00edons de s\u00f3dio com a mesma efici\u00eancia do l\u00edtio, pois as diferen\u00e7as de tamanho e qu\u00edmica entre os elementos exige novos componentes para os polos da bateria.<\/p>\n

Para isso, o laborat\u00f3rio coordenado por Zarbin utilizou a t\u00e9cnica de nanoarquitetura para chegar em uma combina\u00e7\u00e3o de tr\u00eas materiais diferentes, em escala nanom\u00e9trica, que pode ser usada como eletrodo na bateria de \u00edon-s\u00f3dio.<\/p>\n

\u201cToda a base do estudo \u00e9 uma tecnologia de preparar materiais na forma de filme fino, que foi totalmente desenvolvida no meu laborat\u00f3rio. Isso significa conseguir preparar um material com uma espessura muito fina, muito fina mesmo, de poucos nan\u00f4metros de espessura. A gente consegue depositar esse material em cima de qualquer coisa, como um s\u00f3lido, uma superf\u00edcie, uma mesa, qualquer lugar. E \u00e9 essa tecnologia que \u00e9 o grande diferencial para conseguir as propriedades que a gente teve\u201d.<\/p><\/blockquote>\n

A composi\u00e7\u00e3o obtida com a nanoarquitetura consta no artigo \u201cNanoarchitected graphene\/copper oxide nanoparticles\/MoS2 ternary thin films as highly efficient electrodes for aqueous sodium-ion batteries\u201d<\/a>, publicada em 2023 por peri\u00f3dico da Royal Society of Chemistry.<\/p>\n

Baterias transparentes, flex\u00edveis e aquosas possibilitam mais funcionalidades<\/h2>\n

Os materiais utilizados para essa bateria de \u00edons-s\u00f3dio n\u00e3o apenas fazem a bateria funcionar. A composi\u00e7\u00e3o assegurou que os pesquisadores fabricassem uma bateria com uma s\u00e9rie de caracter\u00edsticas combinadas que, at\u00e9 ent\u00e3o, eram in\u00e9ditas.<\/p>\n

Uma dessas propriedades \u00e9 a flexibilidade, um atributo para baterias considerado uma das tecnologias mais emergentes e importantes na atualidade e que pode ter uma s\u00e9rie de aplica\u00e7\u00f5es. Leves e male\u00e1veis, as baterias de \u00edon-s\u00f3dio podem se curvar e dobrar sem perder a funcionalidade, mas v\u00e3o al\u00e9m: elas representam a remo\u00e7\u00e3o de uma restri\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica que limita o design de novos dispositivos. Atualmente, mesmo em dispositivos dobr\u00e1veis (como certos smartphones), a bateria permanece como um componente r\u00edgido e volumoso.<\/p>\n

V\u00cdDEO<\/span> <\/span>|<\/span><\/strong> Novos caminhos tecnol\u00f3gicos para menos depend\u00eancia de l\u00edtio<\/span><\/h5>\n
\nhttps:\/\/ciencia.ufpr.br\/portal\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/bateria-ion-sodio_gqmufpr_cienciaufpr.mp4<\/a><\/video><\/div>\n

Entre as diversas aplica\u00e7\u00f5es, uma bateria flex\u00edvel pode ser utilizada em eletr\u00f4nicos vest\u00edveis na \u00e1rea da sa\u00fade.<\/p>\n

“Voc\u00ea pode colocar um dispositivo na roupa, por exemplo, que pode acompanhar a taxa de glicose de algu\u00e9m, ou o seu batimento card\u00edaco, um acompanhamento in-situ vinculado \u00e0 roupa do sujeito. Ele vestiu e est\u00e1 l\u00e1. Ent\u00e3o, para isso tem que ser dobr\u00e1vel, a nossa roupa \u00e9 dobr\u00e1vel. Em qualquer tipo de dispositivo que voc\u00ea possa imaginar que seja vest\u00edvel, a gente poderia usar essa tecnologia”, afirma Aldo Zarbin.<\/p><\/blockquote>\n

O professor ainda cita o exemplo de uma bateria que pode ser dobrada e guardada dentro de uma carteira, ocupando espa\u00e7o m\u00ednimo. Quando necess\u00e1rio, o usu\u00e1rio a desdobra para carregar um celular ou laptop; a flexibilidade das baterias tamb\u00e9m pode ser um atrativo para eletr\u00f4nicos enrol\u00e1veis ou pap\u00e9is eletr\u00f4nicos, tecnologia vista em dispositivos como leitores digitais (o Kindle, por exemplo).<\/p>\n

Outro atributo viabilizado pelas novas baterias de \u00edon-s\u00f3dio \u00e9 a transpar\u00eancia, que foi poss\u00edvel pela tecnologia de filmes finos utilizada para arranjar os componentes da bateria de \u00edon-s\u00f3dio: o material \u00e9 t\u00e3o fino que a luz vis\u00edvel o atravessa. Essa caracter\u00edstica \u00e9 crucial para acoplar a bateria a sistemas que exigem passagem de luz, como c\u00e9lulas solares (componentes dos pain\u00e9is solares, por exemplo) e janelas inteligentes, que ajustam automaticamente a entrada de luz e calor em ambientes internos.<\/p>\n

\u201cAo inv\u00e9s de fechar uma cortina de pano ou uma persiana, eu simplesmente vou escurecendo o vidro, deixando passar mais ou menos luz\u201d, explica Zarbin. \u201cPara isso eu preciso de uma bateria tamb\u00e9m, \u00e9 um material chamado eletrocr\u00f4mico, que muda de cor de acordo com o potencial que a gente aplica. Se a bateria for transparente, eu consigo acoplar numa \u00fanica coisa\u201d.<\/p>\n

Por fim, o grupo liderado por Aldo Zarbin tamb\u00e9m conseguiu encontrar uma bateria de \u00edons de s\u00f3dio que, al\u00e9m de ser flex\u00edvel e transparente, tamb\u00e9m funciona em meio aquoso. Isso melhora um fator fundamental: a seguran\u00e7a.<\/p>\n

Apesar de serem eventos raros, as baterias de \u00edon-l\u00edtio est\u00e3o sujeitas a riscos de explos\u00f5es e inc\u00eandios, que podem ser causadas por danos f\u00edsicos, superaquecimento e envelhecimento. Isso porque o eletr\u00f3lito das baterias de l\u00edtio \u00e9 composto por um material inflam\u00e1vel e t\u00f3xico.<\/p>\n

Ao substituir esses materiais por \u00e1gua, elimina-se o risco de inflamabilidade. Assim, baterias aquosas oferecem alta toler\u00e2ncia o contra manuseio incorreto, tornando-se mais segura em rela\u00e7\u00e3o a potenciais curtos-circuitos que levem a explos\u00f5es.<\/p>\n

\u201cEm s\u00edntese, a inven\u00e7\u00e3o apresenta um conjunto de vantagens t\u00e9cnicas e econ\u00f4micas que a diferenciam significativamente das tecnologias existentes: \u00e9 segura, ecol\u00f3gica, de baixo custo, leve, flex\u00edvel e transparente, combinando sustentabilidade com alto desempenho\u201d, afirma Maria Ramos.<\/p><\/blockquote>\n

\u201cTais caracter\u00edsticas conferem elevado potencial de aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica e comercial, tanto em dispositivos eletr\u00f4nicos avan\u00e7ados quanto em sistemas de armazenamento de energia de grande escala, consolidando-a como uma alternativa vi\u00e1vel e sustent\u00e1vel \u00e0s baterias de \u00edons de l\u00edtio tradicionais\u201d.<\/p>\n

Encaminhamento de patente \u00e9 primeiro passo para que produto chegue ao mercado<\/h2>\n

Al\u00e9m da publica\u00e7\u00e3o do artigo na Sustainable Energy & Fuels<\/em>, os pesquisadores do Grupo de Qu\u00edmica de Materiais da UFPR solicitaram uma patente para a bateria de \u00edon-s\u00f3dio flex\u00edvel, transparente e aquosa. S\u00e3o os primeiros passos visando uma futura chegada ao mercado.<\/p>\n

\u201cDaqui para frente, vamos fazer com que aumente a capacidade, que saia da escala de laborat\u00f3rio\u201d, conta Zarbin. \u201cAgora h\u00e1 toda uma parte de engenharia, prot\u00f3tipos, otimiza\u00e7\u00e3o e constru\u00e7\u00e3o, de como juntar cada uma dessas etapas para fazer uma performance melhor\u201d.<\/p><\/blockquote>\n

Segundo Maria Karolina Ramos, ap\u00f3s o desenvolvimento de um prot\u00f3tipo maior, os pesquisadores ter\u00e3o um desafio mais ambicioso: integrar, em um \u00fanico dispositivo acoplado, a gera\u00e7\u00e3o e o armazenamento de energia.<\/p>\n

\u201cA ideia \u00e9 que a luz solar seja captada por uma c\u00e9lula fotovoltaica, convertida em eletricidade, e essa energia j\u00e1 seja armazenada diretamente na bateria conectada ao sistema\u201d, afirma a pesquisadora. \u201cAssim, o mesmo dispositivo faria as duas fun\u00e7\u00f5es ao mesmo tempo. Essa integra\u00e7\u00e3o traz v\u00e1rias vantagens, como economia de espa\u00e7o, redu\u00e7\u00e3o de peso e diminui\u00e7\u00e3o das perdas de energia que normalmente ocorrem quando ela precisa ser transferida entre equipamentos diferentes. Em resumo, \u00e9 uma proposta simples no conceito, mas extremamente poderosa, e desafiadora, na pr\u00e1tica\u201d.<\/p>\n

\u2795 Mais detalhes nos artigos: \u201cEco-friendly, transparent, flexible and aqueous sodium-ion battery\u201d<\/a>, publicado no peri\u00f3dico Sustainable Energy & Fuels<\/em> (em ingl\u00eas; aberto); e “Nanoarchitected graphene\/copper oxide nanoparticles\/MoS2 ternary thin films as highly efficient electrodes for aqueous sodium-ion batteries”<\/a>, na Materials Horizons<\/em> (em ingl\u00eas\/ aberto)<\/h5>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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