Nanocompósitos PbO/grafeno-supercapacitor para baterias avançadas de chumbo-ácido de uso em carros micro híbridos e acumuladores de energia acoplados a energias renováveis

• Processo: 22/03689-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Fabio Plut Fernandes
• Beneficiário: Fabio Plut Fernandes
• Empresa: Teccer Indústria e Comércio de Produtos Cerâmicos Ltda
• CNAE: Fabricação de produtos cerâmicos não-refratários não especificados anteriormente
• 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
• Assunto(s): Eletroquímica Nanocompósitos Chumbo Grafenos Carbono Óxido de nióbio Supercapacitores Sistemas híbridos Baterias Automóveis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: eletroquímica de sistemas híbridos | nanocompósitos | Novas tecnologias em baterias a base de chumbo-ácido | supercapacitores | Eletroquímica

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 com o 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 a rotas de desenvolvimentos, entre eles: I) eliminar contaminantes metálicos na superfície do carbono; II) sintetizar grupos funcionais de superfície; III) aumentar os sobrepotenciais de evolução de hidrogênio; IV) aumentar a condutividade eletrônica da massa ativa; V) aumentar a capacitância; VI) aumentar os tamanho dos poros no carbono; VII) melhorar a 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) aumentar a 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. (AU)