Nanocompósitos de pbo@grafeno: supercapacitor para baterias avançadas de chumbo-ácido de uso em carros micro híbrido e acumuladores de energia acoplados a energias renováveis

• Processo: 23/00153-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de abril de 2023 - 31 de março de 2025
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Fabio Plut Fernandes
• Beneficiário: Fabio Plut Fernandes
• Empresa Sede: Teccer Indústria e Comércio de Produtos Cerâmicos Ltda
• CNAE: Fabricação de produtos cerâmicos não-refratários não especificados anteriormente
• Município: Cravinhos
• Pesquisadores principais: Claudio Henrique Alves Cairo
• Vinculado ao auxílio: 21/12533-0 - Nanocompósitos PbO/grafeno-supercapacitor para baterias avançadas de chumbo-ácido de uso em carros micro híbridos e acumuladores de energia acoplados a energias renováveis, AP.PIPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/04485-0 - Nanocompósitos de PbO@grafeno: supercapacitor para baterias avançadas de chumbo-ácido de uso em carros micro híbrido e acumuladores de energia acoplados a energias renováveis, BP.PIPE
• Assunto(s): Eletroquímica Materiais cerâmicos Nanocompósitos Grafenos Baterias Supercapacitores Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: baterias chumbo-ácido | Cura de Material Ativo Negativo | Formação Eletroquímica | Grafeno | Nanocompósitos PbO@Grafeno | Materiais Cerâmicos

Resumo

A TECCER vem investindo esforços em uma nova área de inovações de novos materiais para baterias avançadas. Por meio da absorção de conhecimentos desenvolvidos por pesquisadores de grupos de P&D em baterias nas Universidades e Institutos de Ciência e Tecnologia, a TECCER está desenvolvendo rotas piloto de produção de novos materiais para diferentes aplicações em sua mini planta piloto instalada para a produção de materiais ativos de PbC - Supercapacitor, voltadas à indústria nacional de bateria de chumbo ácido. Estes novos materiais ativos, aplicados tanto para as placas negativas como para as positivas, permitem que as baterias funcionem em estágio parcial de carga como aumento da vida útil, necessário para as novas demandas em baterias avançadas acopladas a energias renováveis. Esses materiais também aumentam a aceitação de carga das baterias de chumbo ácido necessária para o uso em sistemas de freios regenerativos dos novos carros híbridos que serão lançados no Brasil. Para a produção desses novos materiais, a TECCER utilizará a rota da incorporação de nanocompósitos com base em carbono e óxido de nióbio. Esses novos materiais ativos evitam a sulfatação das placas negativas com consequente aumento da sua vida útil, aumentam consideravelmente a aceitação de carga para demandas conhecidas como cargas rápidas, com melhor eficiência energética por meio do aumento da área eletroquimicamente ativa, e agem como um supercapacitor. São vários os desafios para as rotas de desenvolvimentos, entre eles: i) eliminar contaminantes metálicos na superfície do carbono; ii) sintetizar grupos funcionais de superfície; iii)aumentar os sobre potenciais de evolução de hidrogênio; iv) aumentar a condutividade eletrônica da massa ativa; v) aumentar a capacitância; vi) aumentar os tamanhos dos poros no carbono; vii) melhorara afinidade do carbono pelo chumbo; viii) avaliar a interação com o componente orgânico da mistura do expansor em placas negativas; iv) avaliar a molhabilidade pela solução eletrolítica aquosa; x) aumentara área eletroquimicamente ativa. O problema relatado desses novos materiais ativos com carbonos nanométricos é o aumento da evolução de gás H2, especialmente na placa negativa. Sendo assim, uma etapa importante do desenvolvimento é a adição de nanopartículas de óxidos metálicos inibidores dessas reações indesejáveis, como, por exemplo, os de nióbio. Esses materiais podem ainda exibir 'Pseudocapacitância' e participar nos processos eletroquímicos para gerar incrementos na interação química entre o chumbo e o nanocarbono. A TECCER usará a estratégia de desenvolver esses produtos de tal forma que possam ser adaptados à produção latino-americana de baterias, com o propósito de abrir o mercado nacional tanto para a venda de aditivos como para transferências tecnológicas. A viabilidade técnica e econômica dos nanocompósitos a base de PbO e Grafeno nanométricos foi comprovada, e os resultados informados no relatório da Fase I anexado no sistema Sage. Este projeto apresenta a continuidade da pesquisa e desenvolvimento com o aprofundamento da patente multi eletrodo e as atividades para levar a escala os nanocompósitos como aditivos para baterias chumbo carbono. Também está sendo enviado plano de comercialização com estratégias de mercado. (AU)