Pesquisadores brasileiros utilizam simulações de física quântica para solucionar falhas em baterias de sódio, visando maior durabilidade e segurança no armazenamento de energia para fontes renováveis.
A transição para matrizes energéticas sustentáveis depende diretamente da evolução das tecnologias de armazenamento.
Recentemente, um estudo conduzido pelo CINE (Centro de Inovação em Novas Energias) em parceria com a USP (Universidade de São Paulo) deu um passo fundamental para tornar as baterias de sódio uma alternativa viável e robusta, ao investigar minuciosamente como evitar a formação de dendritos — estruturas metálicas em forma de agulha que comprometem a vida útil e a segurança desses dispositivos.
O avanço, divulgado pela FAPESP, utilizou modelos computacionais avançados de física quântica para analisar a interação de 22 espécies químicas com superfícies de sódio.
Ao focar na camada de interface de eletrólito sólido (SEI), os cientistas buscaram entender como criar uma proteção mais estável e uniforme, superando o principal desafio técnico que hoje limita a eficiência dessa tecnologia frente aos modelos de lítio.
O desafio dos dendritos na estabilidade das baterias
O desempenho de uma bateria é ditado pela qualidade da camada SEI que se forma sobre o ânodo durante o uso.
Quando essa película é irregular ou frágil, ela permite o surgimento de crescimentos metálicos perigosos, os dendritos.
Esses filamentos não apenas reduzem a autonomia do equipamento, mas podem causar curtos-circuitos e falhas críticas, inibindo a adoção comercial em larga escala das baterias de sódio.
A equipe liderada pelo professor Juarez Lopes Ferreira da Silva, do IQSC-USP, introduziu uma variável crucial em seus modelos: a presença de defeitos na superfície.
Diferente de estudos teóricos que consideram superfícies perfeitamente lisas, a pesquisa simulou imperfeições reais, onde a reatividade química é maior.
Tapasendra Adhikary, pesquisador de pós-doutorado e primeiro autor do estudo, afirmou:
As irregularidades funcionam como pontos de maior atividade química. Uma molécula pode se prender com mais intensidade a uma saliência do que a uma região plana. Esse comportamento muda a maneira como a proteção inicial da bateria se forma.
Fluoreto de sódio como chave para a proteção
A análise computacional revelou uma estratégia promissora para otimizar a composição do eletrólito.
Os pesquisadores sugerem que o uso de sais que liberam fluoreto pode ser determinante para fechar as brechas reativas no ânodo.
Ao reagir com esses pontos vulneráveis, forma-se uma camada inorgânica de fluoreto de sódio, que atua como uma barreira física e química contra a propagação dos dendritos.
Além do fluoreto, o estudo recomenda a combinação com solventes de carbonato cíclico para conferir mais resistência à película protetora.
Embora o trabalho ainda esteja em escala de simulação atômica, ele fornece um roteiro claro para laboratórios que buscam formular novos eletrólitos.
A etapa seguinte exigirá testes práticos em protótipos para validar se a estabilidade observada virtualmente se traduz em durabilidade real.
O futuro das baterias de sódio no setor energético
O sódio apresenta uma vantagem competitiva inegável: sua abundância global é muito superior à do lítio.
Para o setor de energia renovável, onde o armazenamento estacionário é essencial para gerenciar a intermitência de parques solares e eólicos, o peso das baterias é menos restritivo do que na indústria automobilística.
Com o apoio do CINE, que congrega esforços entre a FAPESP, a Shell e grandes universidades como USP, Unicamp e UFSCar, o Brasil se posiciona na fronteira da ciência dos materiais.
Embora a viabilidade comercial exija mais testes experimentais, a descoberta de novos caminhos para a estabilização de ânodos metálicos aproxima a rede elétrica de um futuro com armazenamento mais econômico, seguro e sustentável.
