Obtenção de eletrólitos sólidos tipo NZSP dopados com nióbio a partir de Reactive Flash Sintering (RFS)

• Processo: 25/28546-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2026
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Ana Candida Martins Rodrigues
• Beneficiário: Filipe Pini Moreira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07793-6 - CEPIV - Centro de Ensino, Pesquisa e Inovação em Vidros, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 26/13725-3 - Síntese de eletrólitos sólidos tipo NZSP dopados com nióbio a partir de Ultrafast High-Sintering Temperature (UHS), BE.EP.IC
• Assunto(s): Condutividade iônica Eletrólitos poliméricos Compostos com estrutura NASICON
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Baterias de Estado Sólido | Condutividade Iônica | dopagem heterovalente | eletrólitos sólidos | Nasicon | Reactive flash sintering | Eletrólito sólido

Resumo

As baterias são componentes essenciais da eletrônica moderna e ganham importância crescente com a expansão dos veículos elétricos. Embora a tecnologia de íons de lítio ainda domine o mercado devido à sua alta densidade energética, questões relacionadas à segurança, custo e disponibilidade futura de matérias-primas têm impulsionado a busca por alternativas mais sustentáveis. Nesse contexto, as baterias de íons sódio em estado sólido se destacam por combinarem um elemento abundante e de baixo custo (Na) com as vantagens de segurança proporcionadas pelos eletrólitos sólidos. No entanto, a viabilidade dessa tecnologia depende do desenvolvimento de eletrólitos sólidos com alta condutividade iônica, produzidos por métodos rápidos, reprodutíveis e energeticamente eficientes. O composto cerâmico Na3,4Zr2P0,6Si2,4O12 (NZSP), que pertencente à família NaSICON (Sodium Super Ionic Conductor), é considerado um dos eletrólitos mais promissores para esse fim, devido à sua alta condutividade iônica em temperatura ambiente, estabilidade química e compatibilidade com o sódio metálico. Contudo, o processamento convencional do NZSP requer temperaturas elevadas e longos tempos de patamar, o que leva à volatilização de Na e P, formação de fase secundária, porosidade e microtrincas que prejudicam a condutividade nos contornos de grão e o desempenho eletroquímico total do material. Com o intuito de superar essas limitações e obter cerâmicas mais densas, homogêneas e puras, este projeto propõe abordar de forma simultânea a dopagem com nióbio e a aplicação do processo Reactive Flash Sintering (RFS) para a síntese química e sinterização do material. Essa abordagem visa reduzir o tempo e a energia de processamento, minimizar a volatilização de Na e P e prevenir a formação de fases espúrias. O projeto também propõe comparar o desempenho de amostras obtidas via RFS e Flash Sintering (FS), analisando a condutividade iônica total, densificação e microestrutura. A espectroscopia de impedância será utilizada para correlacionar estrutura e transporte iônico em ampla faixa de frequências e temperaturas. Espera-se alcançar condutividades iônicas semelhantes ou superiores às relatadas na literatura, com redução significativa do consumo energético e do tempo de processamento. Espera-se que este estudo contribua para o avanço de eletrólitos sólidos de sódio mais sustentáveis e eficientes, fortalecendo o desenvolvimento de baterias de estado sólido de próxima geração. (AU)