CA2DM@NUS e CBMM desenvolvem nióbio avançado

O Centro de Materiais 2D Avançados (CA2DM) da Universidade Nacional de Cingapura (NUS), focado na pesquisa de grafeno e outros materiais bidimensionais (2D), e a CBMM, líder em produtos e tecnologia de nióbio, desenvolveram novos -baterias de grafeno.

As baterias estão sendo testadas no novo Laboratório Avançado de Baterias CBMM-CA2DM, lançado recentemente pela NUS e pela CBMM (estabelecido com um investimento conjunto de US$ 3,8 milhões) ao longo de três anos, apoiado pela Fundação Nacional de Pesquisa de Cingapura.

"O CBMM-CA2DM Advanced Battery Laboratory é a instalação mais bem equipada e de alta tecnologia em Cingapura para explorar novas fronteiras na tecnologia de baterias. O laboratório fornece aos pesquisadores equipamentos avançados para criar novos eletrólitos sólidos, fabricar várias formas de células e, eventualmente, colocar suas inovações à prova. Fizemos progressos significativos em nosso desenvolvimento de baterias de nióbio-grafeno, que estão provando ser um divisor de águas em segurança, eficiência e sustentabilidade", disse o professor Antonio H. Castro Neto, diretor do CA2DM.

As baterias pioneiras de nióbio-grafeno demonstraram ter maior desempenho e segurança em comparação com as baterias tradicionais de íon-lítio. Além disso, eletrólitos líquidos voláteis e inflamáveis ​​em baterias de íons de lítio serão substituídos por eletrólitos sólidos contendo nióbio, aumentando ainda mais a segurança e a densidade de energia das novas baterias.

O nióbio serve como material ativo primário no eletrodo negativo das baterias, além de ser usado como aditivo no eletrodo positivo. O grafeno, por outro lado, é utilizado em eletrodos negativos e positivos para aumentar a condutividade eletrônica e a estabilidade estrutural. No eletrodo negativo, a estrutura cristalina única dos materiais de nióbio facilita o carregamento rápido sem danificar a estrutura. No eletrodo positivo, os materiais de nióbio podem aumentar a condutividade iônica e proteger o material ativo da degradação. Além disso, a natureza de baixa densidade do grafeno melhora significativamente a condutividade eletrônica de ambos os eletrodos sem comprometer a densidade geral de energia da bateria.

O protótipo final da bateria de nióbio-grafeno deve ser concluído no primeiro trimestre de 2024.

"Como têm uma vida útil mais longa, as novas baterias de grafeno-nióbio reduzem significativamente o custo total de propriedade em comparação com as baterias de íon-lítio existentes e têm recursos de carregamento ultrarrápido. Além disso, oferecem maior segurança, pois não correm o risco de explosão, mesmo em altas temperaturas ”, disse Rogério Ribas, chefe global de baterias da CBMM. "As primeiras baterias a combinar aplicações de nióbio no cátodo e no ânodo, elas também têm vantagens como maior potência de entrada e saída, faixa operacional de temperatura mais ampla e maior estado de carga, portanto, podem ser desenvolvidas para mercados específicos, como aplicações comerciais e industriais, incluindo regenerativas sistemas de frenagem para veículos híbridos (trilhos, caminhões e carros de passageiros), aplicações pesadas, intralogística, ferramentas elétricas sem fio, entre outros", acrescenta o Sr. Ribas.

O novo laboratório está equipado com instalações de última geração para pesquisa e fabricação de baterias avançadas à base de nióbio e eletrólitos sólidos. Devido às suas capacidades de alto desempenho, as baterias de nióbio-grafeno têm um amplo potencial de aplicações, incluindo dispositivos médicos, como marca-passos e desfibriladores, e equipamentos aeroespaciais, como satélites e espaçonaves, todos os quais requerem ciclo de vida longo e alta segurança padrões. Outras aplicações potenciais incluem veículos elétricos e eletrônicos de consumo.

"Com a crescente necessidade de soluções de energia sustentáveis ​​e de alto desempenho, o Laboratório de Baterias Avançadas CBMM-CA2DM marca uma forte parceria entre empresas e pesquisas com aplicações interessantes do mundo real. Na NUS, buscamos constantemente ultrapassar os limites da inovação e estamos ansiosos pelas novas contribuições do laboratório para ciência e tecnologia, bem como para a indústria", disse o professor Chen Tsuhan, vice-presidente da NUS (inovação e empreendimento) e presidente do conselho do CA2DM.