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Soma inédita de características de nova bateria de íon-sódio faz avançar 
alternativas ao lítio 
 
Baterias fazem parte do nosso dia a dia. Elas estão presentes em celulares, carros, 
notebooks, marca-passos, câmeras digitais e assim por diante. É possível pensar 
em uma série de objetos eletrônicos de comunicação, informática, transporte e até 
saúde que são alimentados por baterias. 
As baterias convencionais são amplamente feitas de lítio, um metal que, embora 
tenha alta eficiência, traz uma série de riscos ambientais e de segurança. Por isso, 
pesquisadores vêm tentando desenvolver baterias de elementos alternativos ao lítio, 
como sódio e potássio, elementos mais fáceis e baratos de encontrar na natureza. 
Uma das pesquisas tem à frente Aldo José Gorgatti Zarbin, professor do 
Departamento de Química da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e que 
pesquisa o tema há 28 anos. O docente, junto com pesquisadores do laboratório que 
coordena, o Grupo de Química de Materiais (GQM), usou o sódio encontrado no sal 
de cozinha para criar um protótipo de bateria funcional que reúne, simultaneamente 
e de forma inédita para o setor, três características: ela é flexível, transparente e 
funciona em meio aquoso, eliminando riscos de explosões. 
Baterias fazem parte do nosso dia a dia. Elas estão presentes em celulares, carros, 
notebooks, marca-passos, câmeras digitais e assim por diante. É possível pensar 
em uma série de objetos eletrônicos de comunicação, informática, transporte e até 
saúde que são alimentados por baterias. 
As baterias convencionais são amplamente feitas de lítio, um metal que, embora 
tenha alta eficiência, traz uma série de riscos ambientais e de segurança. Por isso, 
pesquisadores vêm tentando desenvolver baterias de elementos alternativos ao lítio, 
como sódio e potássio, elementos mais fáceis e baratos de encontrar na natureza. 
Uma das pesquisas tem à frente Aldo José Gorgatti Zarbin, professor do 
Departamento de Química da Universidade Federal do Paraná (UFPR) e que 
pesquisa o tema há 28 anos. O docente, junto com pesquisadores do laboratório que 
coordena, o Grupo de Química de Materiais (GQM), usou o sódio encontrado no sal 
de cozinha para criar um protótipo de bateria funcional que reúne, simultaneamente 
e de forma inédita para o setor, três características: ela é flexível, transparente e 
funciona em meio aquoso, eliminando riscos de explosões. 
A bateria foi desenvolvida durante o mestrado, o doutorado e o projeto de 
pós-doutorado da pesquisadora Maria Karolina Ramos. Os atributos possibilitam 
uma série de aplicações inovadoras das baterias, desde eletrônicos vestíveis até 
janelas inteligentes. 
O estudo foi capa recente da revista Sustainable Energy & Fuels, da Royal Society 
of Chemistry. A pesquisa ainda rendeu uma premiação ao professor no Prêmio 
Paranaense de Ciência e Tecnologia, iniciativa do governo do Paraná que reconhece 
profissionais que contribuem para a produção científica e tecnológica do estado, 
entregue no último dia 28. 
A motivação para o desenvolvimento da bateria, além de suas diferentes aplicações, 
também foi pensando na descarbonização da matriz energética, em uma busca por 
fontes de energia renováveis. 
“Há pouco tempo tivemos a COP 30, falando sobre energia limpa e como é 
fundamental que a gente elimine combustível fóssil, para parar de emitir gás 
carbônico”, afirmou o docente à revista Ciência UFPR. “Uma das formas de você 
pegar energia é solar. Mas e à noite, quando não tem sol, como fica? Precisamos de 
bateria para armazenar essa energia, por isso elas são extremamente importantes 
no processo de descarbonização e de energia limpa”. 
Nanoarquitetura abre caminho para baterias de sódio 
O lítio é um metal leve, com grande capacidade de armazenamento de energia, 
encontrado principalmente em salmouras de lagos salgados ou em pegmatitos, que 
são rochas ígneas que contêm cristais e minerais ricos em elementos raros. 
De acordo com o Serviço Geológico do Brasil (SGB), Chile, Austrália, Argentina e 
China detêm juntos cerca de 95% das reservas de lítio atualmente conhecidas no 
mundo. No Brasil, o metal é encontrado em depósitos de pegmatitos, especialmente 
https://doi.org/10.1039/D5SE00665A
https://ufpr.br/professor-e-aluno-da-ufpr-vencem-premio-paranaense-de-ciencia-e-tecnologia/
https://ciencia.ufpr.br/portal/editoria/especiais/onu-cop/
nas áreas do Médio Jequitinhonha, em Minas Gerais, e da Província Pegmatítica da 
Borborema, na região Nordeste. 
“Por muito tempo, as baterias de íons de lítio dominaram a eletrônica portátil graças 
à sua alta capacidade de armazenamento e longa duração. A importância delas foi 
reconhecida até com o Nobel de Química de 2019 [para John B. Goodenough, M. 
Stanley Whittingham e Akira Yoshino, considerando as baterias de lítio uma 
revolução da eletrônica portátil]”, conta Maria Ramos. 
“Mas nem tudo são flores: essas baterias usam solventes orgânicos tóxicos e 
inflamáveis, podem causar curto-circuito e até explodir. Além disso, dependem de 
reservas de lítio, que é um elemento químico escasso. São reservas concentradas 
em poucos países e causam um grande dano ambiental na sua extração, o que 
tornam essas baterias muito caras”. 
Além de provocar atritos geopolíticos, a mineração do lítio tem alto impacto 
ambiental, decorrente do uso intensivo de água e da ameaça de contaminação por 
metais pesados. Ao contrário do lítio, o sódio é mais abundante, barato e distribuído 
por todo o planeta. Sua obtenção é considerada de menor impacto ambiental — 
especialmente quando extraído do mar, como ocorre com o sal de cozinha. 
Mas apenas substituir um elemento por outro não é uma tarefa simples. O desafio é 
encontrar materiais capazes de armazenar e liberar íons de sódio com a mesma 
eficiência do lítio, pois as diferenças de tamanho e química entre os elementos exige 
novos componentes para os polos da bateria. 
Para isso, o laboratório coordenado por Zarbin utilizou a técnica de nanoarquitetura 
para chegar em uma combinação de três materiais diferentes, em escala 
nanométrica, que pode ser usada como eletrodo na bateria de íon-sódio. 
“Toda a base do estudo é uma tecnologia de preparar materiais na forma 
de filme fino, que foi totalmente desenvolvida no meu laboratório. Isso 
significa conseguir preparar um material com uma espessura muito fina, 
muito fina mesmo, de poucos nanômetros de espessura. A gente consegue 
depositar esse material em cima de qualquer coisa, como um sólido, uma 
superfície, uma mesa, qualquer lugar. E é essa tecnologia que é o grande 
diferencial para conseguir as propriedades que a gente teve”. 
A composição obtida com a nanoarquitetura consta no artigo “Nanoarchitected 
graphene/copper oxide nanoparticles/MoS2 ternary thin films as highly efficient 
electrodes for aqueous sodium-ion batteries”, publicada em 2023 por periódico da 
Royal Society of Chemistry. 
Baterias transparentes, flexíveis e aquosas possibilitam mais 
funcionalidades 
Os materiais utilizados para essa bateria de íons-sódio não apenas fazem a bateria 
funcionar. A composição assegurou que os pesquisadores fabricassem uma bateria 
com uma série de características combinadas que, até então, eram inéditas. 
Uma dessas propriedades é a flexibilidade, um atributo para baterias considerado 
uma das tecnologias mais emergentes e importantes na atualidade e que pode ter 
uma série de aplicações. Leves e maleáveis, as baterias de íon-sódio podem se 
curvar e dobrar sem perder a funcionalidade, mas vão além: elas representam a 
remoção de uma restrição tecnológica que limita o design de novos dispositivos. 
Atualmente, mesmo em dispositivos dobráveis (como certos smartphones), a bateria 
permanece como um componente rígido e volumoso. 
Entre as diversas aplicações, uma bateria flexível pode ser utilizada em eletrônicos 
vestíveis na área da saúde. 
“Você pode colocar um dispositivo na roupa, por exemplo,que pode 
acompanhar a taxa de glicose de alguém, ou o seu batimento cardíaco, um 
acompanhamento in-situ vinculado à roupa do sujeito. Ele vestiu e está lá. 
Então, para isso tem que ser dobrável, a nossa roupa é dobrável. Em 
qualquer tipo de dispositivo que você possa imaginar que seja vestível, a 
gente poderia usar essa tecnologia”, afirma Aldo Zarbin. 
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00982c
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00982c
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/mh/d3mh00982c
O professor ainda cita o exemplo de uma bateria que pode ser dobrada e guardada 
dentro de uma carteira, ocupando espaço mínimo. Quando necessário, o usuário a 
desdobra para carregar um celular ou laptop; a flexibilidade das baterias também 
pode ser um atrativo para eletrônicos enroláveis ou papéis eletrônicos, tecnologia 
vista em dispositivos como leitores digitais (o Kindle, por exemplo). 
Outro atributo viabilizado pelas novas baterias de íon-sódio é a transparência, que 
foi possível pela tecnologia de filmes finos utilizada para arranjar os componentes da 
bateria de íon-sódio: o material é tão fino que a luz visível o atravessa. Essa 
característica é crucial para acoplar a bateria a sistemas que exigem passagem de 
luz, como células solares (componentes dos painéis solares, por exemplo) e janelas 
inteligentes, que ajustam automaticamente a entrada de luz e calor em ambientes 
internos. 
“Ao invés de fechar uma cortina de pano ou uma persiana, eu simplesmente vou 
escurecendo o vidro, deixando passar mais ou menos luz”, explica Zarbin. “Para isso 
eu preciso de uma bateria também, é um material chamado eletrocrômico, que muda 
de cor de acordo com o potencial que a gente aplica. Se a bateria for transparente, 
eu consigo acoplar numa única coisa”. 
Por fim, o grupo liderado por Aldo Zarbin também conseguiu encontrar uma bateria 
de íons de sódio que, além de ser flexível e transparente, também funciona em meio 
aquoso. Isso melhora um fator fundamental: a segurança. 
Apesar de serem eventos raros, as baterias de íon-lítio estão sujeitas a riscos de 
explosões e incêndios, que podem ser causadas por danos físicos, 
superaquecimento e envelhecimento. Isso porque o eletrólito das baterias de lítio é 
composto por um material inflamável e tóxico. 
Ao substituir esses materiais por água, elimina-se o risco de inflamabilidade. Assim, 
baterias aquosas oferecem alta tolerância o contra manuseio incorreto, tornando-se 
mais segura em relação a potenciais curtos-circuitos que levem a explosões. 
“Em síntese, a invenção apresenta um conjunto de vantagens técnicas e 
econômicas que a diferenciam significativamente das tecnologias 
existentes: é segura, ecológica, de baixo custo, leve, flexível e transparente, 
combinando sustentabilidade com alto desempenho”, afirma Maria Ramos. 
“Tais características conferem elevado potencial de aplicação prática e comercial, 
tanto em dispositivos eletrônicos avançados quanto em sistemas de armazenamento 
de energia de grande escala, consolidando-a como uma alternativa viável e 
sustentável às baterias de íons de lítio tradicionais”. 
Encaminhamento de patente é primeiro passo para que produto 
chegue ao mercado 
Além da publicação do artigo na Sustainable Energy & Fuels, os pesquisadores do 
Grupo de Química de Materiais da UFPR solicitaram uma patente para a bateria de 
íon-sódio flexível, transparente e aquosa. São os primeiros passos visando uma 
futura chegada ao mercado. 
“Daqui para frente, vamos fazer com que aumente a capacidade, que saia 
da escala de laboratório”, conta Zarbin. “Agora há toda uma parte de 
engenharia, protótipos, otimização e construção, de como juntar cada uma 
dessas etapas para fazer uma performance melhor”. 
Segundo Maria Karolina Ramos, após o desenvolvimento de um protótipo maior, os 
pesquisadores terão um desafio mais ambicioso: integrar, em um único dispositivo 
acoplado, a geração e o armazenamento de energia. 
“A ideia é que a luz solar seja captada por uma célula fotovoltaica, convertida em 
eletricidade, e essa energia já seja armazenada diretamente na bateria conectada 
ao sistema”, afirma a pesquisadora. “Assim, o mesmo dispositivo faria as duas 
funções ao mesmo tempo. Essa integração traz várias vantagens, como economia 
de espaço, redução de peso e diminuição das perdas de energia que normalmente 
ocorrem quando ela precisa ser transferida entre equipamentos diferentes. Em 
resumo, é uma proposta simples no conceito, mas extremamente poderosa, e 
desafiadora, na prática”. 
 
 
	Soma inédita de características de nova bateria de íon-sódio faz avançar alternativas ao lítio 
	Nanoarquitetura abre caminho para baterias de sódio 
	Baterias transparentes, flexíveis e aquosas possibilitam mais funcionalidades 
	Encaminhamento de patente é primeiro passo para que produto chegue ao mercado