Baterias e supercapacitores são tecnologias complementares de armazenamento de energia. As baterias são mais apropriadas quando se considera a quantidade total de energia armazenada, e os supercapacitores, quando o que importa é a potência, isto é, quanta carga ou descarga de energia pode ocorrer por unidade de tempo.
Um centro de armazenamento de energia avançado, com sede na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e desenvolvido por convênio entre a Fapesp e a Shell, vem trabalhando nas duas frentes, na busca por melhorar essas tecnologias. A ideia é produzir supercapacitores que armazenem mais energia e baterias que recarreguem mais rapidamente e tenham vida mais longa.
Gustavo Doubek, um dos pesquisadores associados do projeto, conta que dois artigos foram publicados recentemente pelo grupo, e ilustram essa realidade:
“No primeiro artigo, mostramos que é fundamental a funcionalização de superfície para melhorar as características das baterias. Relatamos um novo eletrodo para bateria de lítio-oxigênio (Li-O2) baseado em nanotubos de carbono de paredes múltiplas, funcionalizados por pré-tratamentos, o que levou a locais ativos mais eficazes”, disse Doubek à Agência Fapesp.
Segundo ele, os pesquisadores mostraram nesse artigo que é possível fazer uso da elevada área superficial dos nanotubos de carbono, com excelente estabilidade eletroquímica, para adsorção de O2 e formação de LiO e LiO2, agentes fundamentais para armazanemento de carga em baterias de Li-O2.
"O segundo artigo trata de ‘pseudocapacitores’, que são capacitores que utilizam vantagens de processos faradaicos como as baterias”, afirma Hudson Zanin, pesquisador da AES (Advanced Energy Storage). Processos faradaicos são aqueles que envolvem a transferência direta de elétrons, mediante reação de oxidação em um dos eletrodos e reação de redução no outro.
“A ideia foi combinar eletrodos de elevadíssima área superficial de carvão ativado para armazenamento eletrostático com pentóxido de nióbio, que pode tanto oxidar quanto reduzir”, informa Zanin.
O pesquisador acrescenta: “Além da qualidade estamos produzindo em quantidade, tratando de vários assuntos que precisam ser abordados para o desenvolvimento das tecnologias em baterias e supercapacitores."
Academia-indústria
Zanin explica que atuam no projeto 40 pesquisadores: "Estamos fazendo um esforço concentrado para melhorar a interface entre a academia e o setor produtivo, de modo que todo o conhecimento gerado seja aproveitado pela indústria nacional”, acrescenta.
Com esse objetivo, de melhorar a interface academia-indústria, a AES está inaugurando a primeira unidade-piloto de produção de supercapacitores da América Latina, na qual serão produzidos inicialmente supercapacitores e, na sequência, baterias de lítio-ion, lítio-enxofre e sódio-ion.
“Todas as células são feitas primeiro em pequena escala, em pastilhas do tamanho de uma moeda de um real. Por meio delas, analisamos as mudanças que ocorrem no eletrodo e no eletrólito à medida que carrega e descarrega. Esses testes iniciais nos possibilitam entender os processos de armazenamento, fazer melhorias e corrigir eventuais falhas”, detalha Zanin.
E continua: “Após consolidar as melhores configurações, expandimos as células para dispositivos retangulares de tipo pouch, de cinco centímetros por sete centímetros, semelhantes a telefones celulares. A ideia é chegar a desenvolver sistemas que possam ser aplicados a veículos elétricos, associando diversas destas células”.
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