Uma equipa da Universidade Saarland, na Alemanha, apresentou um protótipo de bateria que inverte o comportamento habitual dos acumuladores de iões de lítio. Em vez de perder eficiência ao longo do tempo, o novo dispositivo passa a armazenar mais energia a cada ciclo de carga e descarga. O avanço é resultado da substituição de níquel, cobalto e outros compostos problemáticos por óxido de ferro — a ferrugem comum — encapsulado em nanoesferas de carbono.
Ferrugem dentro de nanoesferas de carbono
O conceito foi desenvolvido pelo estudante de doutoramento Saeed Borhani, que procurava alternativas baratas e abundantes para a química dominante das baterias portáteis e de veículos elétricos. O ponto de partida foi reduzir o óxido de ferro a um pó ultrafino e misturá-lo com esferas ocas de carbono altamente porosas, designadas pelos investigadores como “esferogel de carbono”. Cada partícula mede cerca de 250 nanómetros de diâmetro, dimensão que multiplica a área de contacto para as reações eletroquímicas.
A equipa, coordenada pela professora Stefanie Arnold, enfrentou o desafio de integrar quantidades controladas de óxidos metálicos no interior dessas cavidades. Para isso, recorreu a um processo de síntese escalável baseado em lactato de ferro, capaz de distribuir uniformemente nanopartículas de ferro pelas redes porosas das esferas. O resultado é um eletrodo leve, estável e livre dos solventes tóxicos usados nos revestimentos convencionais.
Desempenho cresce a cada ciclo
Nos testes laboratoriais, as baterias demonstraram um comportamento atípico: a capacidade específica, medida em miliampéres-hora por grama de material ativo, aumentou progressivamente ao longo de aproximadamente 300 ciclos. O fenómeno ocorre porque o ferro metálico presente nas nanopartículas reage lentamente com o oxigénio, formando óxido de ferro dentro das cavidades de carbono. A reação, conhecida como ativação eletroquímica, não acontece de imediato; à medida que as nanoesferas se preenchem de ferrugem, mais sítios ficam disponíveis para alojar iões de lítio, elevando a quantidade de carga que o eletrodo suporta.
Segundo os investigadores, o ferro oferece vantagens relevantes: é barato, abundante em todo o mundo, fácil de reciclar e, teoricamente, apresenta capacidade de armazenamento elevada. Ao prescindir de metais críticos, o dispositivo reduz custos e impactos ambientais, sinalizando potencial para aplicações em eletrónica de consumo e mobilidade elétrica.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Próximos passos rumo à produção
Embora o desempenho final seja promissor, o período de ativação de cerca de 300 ciclos ainda limita o uso comercial imediato. O grupo trabalha para encurtar esse intervalo, de modo que as baterias cheguem ao utilizador com capacidade próxima do máximo logo nas primeiras cargas. Outro objetivo é adaptar o enchimento das nanoesferas de carbono a processos industriais contínuos, requisito essencial para fabricar células em larga escala.
Os investigadores também analisam a estabilidade a longo prazo, a segurança térmica e a compatibilidade com arquiteturas de módulos já existentes. Se esses pontos forem superados, a combinação de ferro oxidado e carbono poroso poderá oferecer uma alternativa competitiva às químicas baseadas em lítio-níquel-cobalto, mantendo densidade energética elevada sem recorrer a matérias-primas tóxicas ou caras.
Por agora, o protótipo demonstra que uma solução simples — a ferrugem — pode não apenas substituir componentes críticos, mas também reverter a degradação que limita a vida útil das baterias atuais. A investigação segue em curso para transformar a prova de conceito num produto pronto a chegar ao mercado.
