MackGraphe investe em busca por soberania nacional em baterias

Uma pesquisa desenvolvida pelo Instituto Mackenzie de Pesquisas em Grafeno e Nanotecnologias (MackGraphe), do Instituto Presbiteriano Mackenzie (IPM), concentra esforços no desenvolvimento de uma tecnologia que poderá permitir à indústria brasileira autonomia na produção de células de bateria. 
 
Trata-se da pesquisa Design de materiais ativos de cátodo nacional para baterias de íon-lítio obtidos pela técnica de spray drying altamente escalonável e suas respectivas células cilíndricas, coordenada pelo pesquisador Josué Martins Gonçalves. Segundo ele, o Brasil ainda não produz baterias 100% nacionais, principalmente devido à ausência dessa tecnologia. 

Uma bateria é formada por uma ou mais células eletroquímicas. Cada célula contém dois eletrodos, um positivo e um negativo, além de um eletrólito, que permite o transporte de íons entre eles, e de um separador, que evita o contato direto entre os eletrodos. Nas baterias recarregáveis, como as utilizadas em veículos elétricos, a aplicação de energia elétrica permite recarregá-las. Esses veículos empregam conjuntos de muitas células, organizadas em módulos e integradas em um pacote de bateria, para atender às necessidades de energia e potência.

Josué explica que um dos grandes desafios é a produção nacional de materiais para eletrodos positivos, os chamados cátodos, que desempenham papel fundamental no armazenamento de energia em baterias. “Estamos desenvolvendo novos materiais ativos de cátodo para baterias e já depositamos um pedido de patente. Infelizmente, ainda não temos um mercado consolidado no Brasil nem empresas que montem células de bateria com componentes nacionais. Então, a ideia é justamente contribuir para que o Brasil conquiste soberania nessa área”, diz.
 
Os cátodos são considerados um dos componentes mais caros na produção de baterias, e o foco do MackGraphe é desenvolvê-los no Brasil, usando técnicas altamente escalonáveis, ou seja, que possam gerar interesse da indústria para que sejam, um dia, industrializados. 
 
A pesquisa busca formas de aprimorar os materiais que compõem a bateria. Com essa melhoria, espera-se encontrar um caminho para aumentar a capacidade de armazenamento de energia nessas células. Um dos materiais constituintes da bateria nacional em desenvolvimento é o fosfato de lítio e ferro (LiFePO4), também conhecido como LFP. “O LFP, hoje, já é muito utilizado nas baterias dos carros da BYD, por exemplo, e é o material ativo de cátodo mais empregado na China. Mas o Brasil não tem essa tecnologia disponível e também precisa buscar a soberania sobre esses materiais estratégicos da transição energética”, aponta Gonçalves. 
 
Nesse ponto, a pesquisa do MackGraphe se desdobra em dois caminhos. Busca uma forma de incorporar o grafeno a esse ciclo de produção. A ideia é utilizar o óxido de grafeno (GO) como precursor do óxido de grafeno reduzido (rGO), uma inovação para o cátodo baseado em LFP, conforme já demonstrado em experimentos. “Com o óxido de grafeno produzido no MackGraphe, buscamos melhorar o desempenho dos cátodos e aproximar nossa capacidade de produção de GO da área de armazenamento de energia”, diz o pesquisador. 
 
A pesquisa sobre incorporação do grafeno é coordenada pelo diretor do MackGraphe, Benedito Aguiar. Adicionalmente, o estudo busca entender como o glicerol, um subproduto do biodiesel, pode aprimorar a fórmula, gerando valor agregado a esse insumo.
 
Outra vertente da pesquisa é entender de que forma o manganês poderia aprimorar o LFP. “O manganês confere principalmente o aumento da capacidade das células, o aumento da voltagem nominal e, assim, permite aumentar ainda mais a densidade de energia desses sistemas”, explica.  
 
Como parte do investimento e do esforço para desenvolver a tecnologia, o MackGraphe pretende criar um Laboratório de Baterias. A partir desse estágio, as investigações deixariam de construir células menores, do tipo botão (ou moeda), e passariam a concentrar esforços em protótipos maiores, de formato cilíndrico. 
 
As aplicações seriam  diversas e contribuiriam para facilitar a transição energética brasileira, em um momento em que as questões climáticas pressionam a indústria e a academia a buscar soluções e inovações no setor de energia. Por exemplo, a nova tecnologia poderia contribuir para o armazenamento de energia proveniente de fontes intermitentes, como a solar e a eólica. “Essa tecnologia que a gente está desenvolvendo pode ser utilizada em sistemas de armazenamento estacionários ou até mesmo em regiões remotas sem acesso à rede elétrica, e as baterias podem armazenar energia de fontes renováveis para ser usada em outros momentos, quando pertinente”, finaliza o pesquisador. 
 
Para o coordenador do MackGraphe, Benedito Aguiar, o desenvolvimento de novas tecnologias de armazenamento de energia é um desafio para o Brasil diante das oportunidades que se apresentam. “Devido à flexibilidade da demanda e ao grande e singular potencial de geração de energia a partir de fontes renováveis, como a solar ou a eólica, que são, por natureza, intermitentes e precisam ser armazenadas para o períodos de inatividade da geração”, disse.