USP desenvolve bateria funcional de nióbio de 3 volts e avança para testes industriais

A Universidade de São Paulo (USP) desenvolveu uma bateria funcional de nióbio que atinge 3 volts, é recarregável e já opera em ambientes reais, fora das condições ideais de laboratório. A tecnologia encontra-se atualmente em fase de testes industriais e representa um avanço inédito no uso do nióbio em sistemas de armazenamento de energia.

O projeto começou há cerca de dez anos e é liderado pelo professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), à frente 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 histórico para a criação de uma bateria de nióbio sempre foi a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio. Segundo os pesquisadores, esse obstáculo foi superado a partir do controle preciso do ambiente químico onde o nióbio opera.

Crespilho explica que a inspiração veio de sistemas biológicos. Em enzimas e metaloproteínas, metais altamente reativos mudam de estado eletrônico repetidamente sem se degradar, graças a ambientes químicos rigorosamente controlados. A equipe da USP adaptou esse conceito para a tecnologia da bateria.

O grupo desenvolveu um sistema de proteção denominado NB-RAM (Niobium Redox Active Medium), que funciona como um meio ativo capaz de estabilizar o nióbio durante os ciclos de carga e descarga. Esse mecanismo permite que o material altere seus níveis energéticos de forma controlada, sem sofrer degradação.

Grande parte do avanço do projeto está associada ao trabalho da pesquisadora da USP Luana Italiano, 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 ativo, até alcançar estabilidade e reprodutibilidade.

De acordo com a pesquisadora, o desafio central foi encontrar o equilíbrio entre proteção e desempenho elétrico. Proteção excessiva compromete a entrega de energia, enquanto proteção insuficiente acelera a degradação do sistema. O resultado foi uma bateria estável, com desempenho consistente, capaz de operar em arquiteturas próximas às utilizadas pela indústria.

Funciona fora do laboratório e tem patente registrada

A tecnologia já conta com um protótipo funcional e teve sua patente depositada pela USP. A bateria de nióbio alcança 3 volts, faixa de tensão compatível com a maioria das baterias comerciais atualmente disponíveis no mercado.

Os testes foram realizados também 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). Nessas configurações, a bateria passou por múltiplos ciclos de carga e descarga, comprovando sua viabilidade técnica.

Para avançar à etapa final de desenvolvimento, os pesquisadores defendem a criação de um centro multimodal de pesquisa e inovação, envolvendo governos, universidades e startups de base tecnológica. Segundo Crespilho, o projeto demonstra que o Brasil pode ir além da exportação de recursos naturais e assumir protagonismo no desenvolvimento de tecnologias estratégicas, desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional.