Pesquisa Avança no Desenvolvimento de Baterias de Íons de Sódio Seguras e Eficientes
Um estudo recente publicado no Journal of Molecular Liquids traz insights valiosos sobre novas baterias seguras e de alto desempenho, focando em eletrólitos para baterias de íons de sódio. Esta pesquisa foi realizada por uma equipe do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), em colaboração com a Universidade de Bonn, na Alemanha.
As baterias de íons de sódio são promissoras, especialmente para a armazenagem de energia proveniente de parques solares e eólicos, devido à abundância do sódio. O funcionamento dessas baterias depende do deslocamento de íons de sódio entre os eletrodos, utilizando um eletrólito.
Entre os eletrólitos investigados, estão os líquidos iônicos, que são sais em estado líquido à temperatura ambiente. Estes compostos não inflamáveis se destacam por sua capacidade de conduzir íons, mas a adição de sódio pode aumentar a viscosidade do eletrólito, impactando negativamente o desempenho.
Os pesquisadores do CINE focaram em eletrólitos líquidos iônicos de dois tipos: próticos, que são mais econômicos e fáceis de produzir, e apróticos, que têm sido mais utilizados nas investigações. O objetivo era adicionar sal de sódio para melhorar a mobilidade dos íons.
O pesquisador Tuanan da Costa Lourenço explica que a pesquisa avaliou o efeito da concentração do sal de sódio em eletrólitos com líquidos iônicos próticos e apróticos. Para isso, a equipe utilizou simulações de dinâmica molecular, um método que analisa as interações atômicas. As simulações foram realizadas com recursos computacionais da USP, do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) e da Universidade de Bonn.
Os resultados mostraram que aumentar a concentração do sal de sódio altera a organização e a interação dos íons do líquido iônico. Embora essa mudança dependa da estrutura molecular dos íons, também foi observado que altas concentrações de sal de sódio diminuem as forças de interação, o que pode ser benéfico para o desempenho da bateria.
Selecionar eletrólitos eficazes para as baterias do futuro é uma meta do programa Design Computacional de Materiais (CMD) do CINE, coordenado por Juarez Lopes Ferreira da Silva. O trabalho contou com a participação do grupo de pesquisa da Universidade de Bonn, liderado por Barbara Kirchner, especialista em modelagem de sistemas complexos.
A colaboração internacional não apenas enriqueceu a discussão, mas também resultou no desenvolvimento de novas ferramentas e melhores modelos. A pesquisa continua, agora focando em como modular as interações entre os íons para otimizar a eficiência das baterias.
A pesquisa recebeu apoio da FAPESP e financiamento da Shell, Capes e agências europeias, além do suporte estratégico da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP).
O artigo completo, “Structural Investigation of Protic Ionic Liquid Electrolytes with Sodium Salt Using Polarizable Force Fields”, está disponível em: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2025.127496.
Informações da Agência FAPESP