Desenvolver baterias muito mais seguras e confiáveis, que não causem incêndios e explosões é  um dos grandes projetos realizados em parceria com o Instituto Senai de Inovação (ISI) em Eletroquímica e Instituto Senai de Tecnologia (IST) da Informação e Comunicação. A demanda surgiu por meio da Voltpile, empresa de baterias de estado sólido que é focada na criação de baterias mais seguras, confiáveis e sustentáveis do que as convencionais. 

 Segundo Gilberto Janólio, diretor de produto da Voltpile, depois de trabalhar por mais de 40 anos na indústria de baterias foi possível identificar diferentes problemas e limitações das tecnologias tradicionais. “Dois pontos que sempre me incomodaram são os impactos de sustentabilidade e os riscos de segurança. Quando presenciei o impacto de um acidente causado por uma bateria com eletrólito líquido, meu interesse em contribuir com uma solução de baterias seguras aumentou muito”, conta.

 Após trabalhar com célula de combustível, Janólio percebeu que muitos conceitos poderiam ser usados para viabilizar um novo design de baterias mais seguras, sustentáveis e confiáveis. E para resolver esse desafio, a Voltpile buscou junto ao ISI-EQ e IST-TIC, soluções para tornar o projeto realidade.

 

Trabalho integrado 

Para o desenvolvimento da solução, os pesquisadores do ISI-EQ e IST-TICs têm trabalhado de forma complementar e integrada, o que potencializa os resultados obtidos. Afinal, são duas grandes áreas do conhecimento envolvidas, a eletroquímica e a eletrônica de potência. 

 A equipe do ISI-EQ tem atuado no desenvolvimento da bateria propriamente dita, o que inclui responsabilidades como a escolha e validação dos materiais e da química da sua composição, a avaliação da compatibilidade entre os componentes selecionados, a montagem de protótipos e a realização de testes eletroquímicos para avaliação do desempenho da bateria.

 Já a equipe do IST-TIC tem atuado no desenvolvimento da arquitetura eletrônica do sistema responsável pelo gerenciamento da bateria, bem como na realização de simulações e modelagens para aumento da segurança e redução de falhas. Isso será realizado por meio do BMS (battery management system), sistema responsável pelo monitoramento e pelo controle das baterias de lítio, ele geralmente monitora a tensão, a corrente, a temperatura e o estado de carga das baterias e tem como objetivo realizar o gerenciamento da bateria para proteger o sistema contra danos, aumentando sua vida útil.

 

Projeto inovador 

 De acordo com os pesquisadores do IST-TIC, a solução em desenvolvimento irá gerar resultados bastante impactantes para a cadeia produtiva da eletrificação no Brasil porque o projeto atua diretamente no desenvolvimento de técnicas mais sustentáveis e eficientes de armazenamento de energia.

 Do ponto de vista ambiental e social, o projeto contribui para o desenvolvimento da tecnologia das baterias de estado sólido seguras, uma vez que não usa eletrólito líquido orgânico altamente inflamável.

Considerando isso, as baterias de estado sólido dão uma alternativa tecnológica mais segura, principalmente para a utilização no setor automotivo, eliminando o uso de motores a combustão e reduzindo os gases tóxicos emitidos, contribuintes do efeito estufa.

 Já do ponto de vista da eficiência, o desenvolvimento do Sistema de Gerenciamento de baterias (BMS – Battery Management System) capaz de realizar o monitoramento do circuito eletrônico para gestão de falhas e otimização de confiabilidade do sistema é um grande avanço nas técnicas atualmente utilizadas, sendo mais um passo na viabilização da eletrificação veicular.

 Ainda segundo Janólio, ⁠as baterias de estado sólido por concepção são intrinsecamente seguras e com o avanço da tecnologia, irão transformar diversos setores, desde aplicações de mobilidade à exploração espacial.

 

Próxima etapa

A próxima etapa engloba o desenvolvimento de um protótipo funcional em configuração bipolar, com os circuitos de gerenciamento da bateria e da construção mecânica para acomodação do sistema. O projeto está sendo desenvolvido em parceria com a Voltpile, ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), Petrogal Brasil (joint venture entre Galp e Sinopec), Embrapii e Sistema Fiep. 

Para Victor Fernandes, diretor executivo da Voltpile, o desenvolvimento de baterias é um assunto complexo e a cooperação multidisciplinar é imprescindível. 

“Nossa parceria com a Petrogal Brasil e o Senai foram fundamentais para acessarmos profissionais de alto nível, uma infraestrutura de ponta e viabilizar a captação de recursos de incentivo à PD&I via ANP e EMBRAPII. No estágio atual de maturidade da empresa, essa iniciativa não seria possível sem contar com este apoio”, finaliza.

“O desenvolvimento de projetos de inovação em baterias contribui para o estímulo à inovação tecnológica, para a capacitação de mão de obra qualificada, para a resiliência e  segurança energética, além de contribuir para que o Brasil se torne cada vez mais independente tecnologicamente”, afirma Marcos Coelho Berton, pesquisador-chefe do Instituto Senai de Inovação em Eletroquímica.