Condutor de Na+ como Eletrólito para Baterias de Estado Sólido

• Processo: 25/01060-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2026
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Lilian Menezes de Jesus
• Beneficiário: Luan Pereira Leite
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 26/14283-4 - Avaliação Eletroquímica de Eletrólitos Sólidos NaSICON Sinterizados via Flash para Baterias de Estado Sólido à Base de Sódio, BE.EP.MS
• Assunto(s): Condutividade iônica Física de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Baterias de Estado Sólido | baterias de íon sódio | Condutividade Iônica | eletrólito sólido | sinterização flash | Física de Materiais

Resumo

Baterias de estado sólido são candidatas promissoras para o armazenamento de energia de próxima geração devido à possibilidade de atingir maior densidade de energia e níveis superiores de segurança em relação às baterias de íons de lítio atualmente utilizadas. No entanto, o desenvolvimento de eletrólitos sólidos com condutividade iônica comparável à dos líquidos (> 1 mS¿cm-1) permanece desafiador. Outro aspecto crucial é a disponibilidade e o custo dos materiais, bem como os impactos socioambientais associados à mineração. Nesse contexto, as baterias de sódio, baseadas em um elemento abundante, são uma alternativa às atuais baterias de lítio. O Na¿Zr¿Si¿PO¿¿, um eletrólito sólido com estrutura NaSICON (Na Super Ionic Conductor), destaca-se por sua alta condutividade iônica em temperatura ambiente, estabilidade e compatibilidade com sódio metálico. Contudo, obstáculos como baixa densificação, fases espúrias e microtrincas, que comprometem seu desempenho, ainda precisam ser superados. Este projeto propõe uma abordagem combinada de dopagem heterovalente e sinterização FLASH, uma técnica inovadora e eficiente, para superar essas limitações. Ao permitir uma densificação rápida a temperaturas reduzidas, a sinterização FLASH poderá evitar a volatilização de Na e P, mantendo a estequiometria e minimizando a formação de microtrincas e fases indesejadas. O objetivo é alcançar condutividades iônicas superiores a 1 mS¿cm-1, com menor consumo de energia durante processamento. A investigação da resposta elétrica e da influência da estrutura e microestrutura na condutividade total será realizada por meio de espectroscopia de impedância em ampla faixa de frequências e temperaturas. Este estudo contribuirá para o avanço de baterias de sódio de estado sólido, promovendo soluções sustentáveis e eficientes para o armazenamento de energia. (AU)