Jornal da USP | O nióbio é um material usado como aditivo em baterias de lítio, mas seu emprego como elemento principal do armazenamento de energia era limitado por sua alta instabilidade. Para superar esse obstáculo, pesquisadores da USP desenvolveram uma bateria capaz de domar o nióbio, criando um ambiente estável para permitir que o metal reaja e converta energia química em elétrica.

O dispositivo, que teve a patente depositada, tem potencial para a produção de baterias mais seguras e com maior densidade energética, além de reduzir o emprego de matérias-primas como o lítio, o cobalto e o níquel.

Abundante no Brasil, o nióbio é um metal de transição estratégica, com a capacidade singular de acessar múltiplos estados de oxidação, podendo trocar até cinco elétrons. Do ponto de vista eletroquímico, isso representa um potencial energético muito elevado, afirma ao Jornal da USP o professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP, coordenador da pesquisa. Por esse motivo, o nióbio vem sendo pesquisado há anos no contexto de baterias de lítio, geralmente como aditivo, mas não como o elemento ativo central do armazenamento de energia.

A principal dificuldade é a altíssima reatividade do nióbio. Em ambientes convencionais, ele oxida de forma descontrolada e cria camadas passivas que bloqueiam a transferência de elétrons, diz o professor. Durante décadas, isso foi considerado um bloqueio químico praticamente intransponível, destaca.

Crespilho faz uma analogia com uma banda de rock para explicar o comportamento químico do metal:

“O nióbio sempre foi como um guitarrista genial, extremamente talentoso, mas impossível de controlar. Se colocado em um ambiente errado, ele entra em feedback, distorce tudo e o show acaba antes de começar. Por isso, durante muito tempo, a solução foi deixá-lo no fundo do palco, como coadjuvante, nunca como protagonista”, compara.

“O que fizemos foi criar o ambiente certo, o estúdio adequado, onde esse guitarrista pode tocar no limite do seu potencial sem destruir o sistema, acrescenta o professor. Ao controlar o ambiente químico ao redor do nióbio, ele passa a operar de forma previsível, reversível e estável, permitindo que finalmente assuma o papel principal em uma bateria, algo que os sistemas eletroquímicos clássicos nunca conseguiram fazer“.

+16