Uma pesquisa computacional realizada por membros do CINE permitiu avan\u00e7ar o entendimento de um processo que ocorre espontaneamente dentro de baterias de \u00edons de s\u00f3dio e tem grande impacto no seu desempenho. Os resultados do estudo fornecem orienta\u00e7\u00f5es concretas para controlar esse fen\u00f4meno e, dessa forma, melhorar a performance da bateria.<\/p>\n
As baterias de \u00edons de s\u00f3dio s\u00e3o promissoras candidatas a concorrer com as de \u00edons de l\u00edtio, que hoje dominam o mercado. De fato, o s\u00f3dio \u00e9 um elemento muito mais abundante e mais bem distribu\u00eddo no planeta Terra do que o l\u00edtio, mas a tecnologia de s\u00f3dio ainda apresenta uma densidade de energia menor que a de l\u00edtio. Em outras palavras, as baterias de s\u00f3dio precisam ter mais volume e peso para armazenar a mesma quantidade de energia que as de l\u00edtio.<\/p>\n
Para superar esse desafio tecnol\u00f3gico, \u00e9 fundamental compreender, na escala at\u00f4mica, os mecanismos que regem as intera\u00e7\u00f5es entre o \u00e2nodo (o eletrodo onde os \u00edons de s\u00f3dio ficam armazenados durante a descarga da bateria) e o eletr\u00f3lito (a subst\u00e2ncia que permite o transporte dos \u00edons de s\u00f3dio entre os eletrodos).<\/p>\n
Nesse contexto, cientistas do programa de Design Computacional de Materiais do CINE est\u00e3o estudando um aspecto cr\u00edtico dessas intera\u00e7\u00f5es: a forma\u00e7\u00e3o de uma fin\u00edssima camada na superf\u00edcie do \u00e2nodo. Chamada de \u201cinterface de eletr\u00f3lito s\u00f3lido\u201d (SEI, na sigla em ingl\u00eas), essa camada se forma a partir da decomposi\u00e7\u00e3o de componentes do eletr\u00f3lito.<\/p>\n
Quando a SEI \u00e9 de boa qualidade, ela protege o \u00e2nodo de reagir continuamente com o eletr\u00f3lito, permitindo, ao mesmo tempo, a passagem de \u00edons de s\u00f3dio para que a bateria possa carregar e descarregar. Por outro lado, quando a SEI tem baixa qualidade, ela racha e cresce de forma irregular, desencadeando o crescimento de estruturas de s\u00f3dio em forma de agulha, chamadas de dendritos, que constituem uma das principais causas de falhas e de riscos \u00e0 seguran\u00e7a na bateria.<\/p>\n
Assim sendo, a equipe do CINE se prop\u00f4s a entender os processos de forma\u00e7\u00e3o da SEI na escala at\u00f4mica. Esse objetivo s\u00f3 poderia ser atingido usando ferramentas computacionais, j\u00e1 que um estudo experimental seria invi\u00e1vel devido \u00e0 natureza ultrafina, quimicamente heterog\u00eanea e dinamicamente vari\u00e1vel da SEI.<\/p>\n
\u201cEm nosso projeto, selecionamos alguns eletr\u00f3litos e um tipo de \u00e2nodo \u2014 o de s\u00f3dio met\u00e1lico \u2014 e simulamos como mol\u00e9culas individuais dos eletr\u00f3litos interagem com esse \u00e2nodo\u201d, detalha o professor Juarez L. F. Da Silva (IQSC-USP), coordenador do programa Design Computacional do CINE, que liderou a pesquisa.<\/p>\n
Inicialmente, os autores utilizaram simula\u00e7\u00f5es computacionais baseadas na f\u00edsica qu\u00e2ntica para construir um modelo de uma superf\u00edcie de s\u00f3dio met\u00e1lico com defeitos. \u201cAs superf\u00edcies reais desses \u00e2nodos nunca s\u00e3o perfeitamente lisas; elas apresentam pequenos aglomerados de \u00e1tomos em relevo e min\u00fasculas cavidades onde faltam \u00e1tomos\u201d, explica Tapasendra Adhikary, primeiro autor do artigo que reporta este trabalho e pesquisador de p\u00f3s-doutorado no Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos (IQSC-USP).<\/p>\n
Usando esse modelo, a equipe simulou intera\u00e7\u00f5es com 22 esp\u00e9cies qu\u00edmicas que podem ser encontradas em eletr\u00f3litos de baterias. De acordo com Tapasendra, a ideia foi compreender quais mol\u00e9culas do eletr\u00f3lito se fixam em quais locais do \u00e2nodo e por qu\u00ea, para, dessa forma, projetar eletr\u00f3litos que controlem a forma\u00e7\u00e3o da camada SEI.<\/p>\n
Dessa maneira, a equipe cient\u00edfica conseguiu investigar como os componentes do eletr\u00f3lito interagem, na escala at\u00f4mica, com um \u00e2nodo de s\u00f3dio defeituoso e como essas intera\u00e7\u00f5es moldam os est\u00e1gios iniciais da forma\u00e7\u00e3o da SEI.<\/p>\n
“A descoberta fundamental \u00e9 que essas irregularidades na superf\u00edcie do s\u00f3dio funcionam como pontos cr\u00edticos de atividade qu\u00edmica”, diz Tapasendra. Em outras palavras, explica o p\u00f3s-doutorando, o local onde uma mol\u00e9cula se fixa depende fortemente da geometria da superf\u00edcie.<\/p>\n
A partir dos resultados obtidos, os autores formularam orienta\u00e7\u00f5es concretas para o design de eletr\u00f3litos que promovam a forma\u00e7\u00e3o de camadas SEI de boa qualidade. \u201cPrimeiro, deve-se dar prefer\u00eancia a sais que liberam fluoreto, uma vez que o fluoreto se liga com especial for\u00e7a aos s\u00edtios de defeito reativos e forma fluoreto de s\u00f3dio \u2014 uma camada inorg\u00e2nica resistente e muito eficaz em vedar esses pontos vulner\u00e1veis \u200b\u200be bloquear o crescimento de dendritos\u201d, sugere Tapasendra.<\/p>\n
A segunda orienta\u00e7\u00e3o consiste em combinar esses sais liberadores de fluoreto com solventes de carbonato c\u00edclico para criar condi\u00e7\u00f5es favor\u00e1veis \u200b\u200b\u00e0 forma\u00e7\u00e3o de uma camada protetora rica em fluoreto e carbonato, exatamente nos pontos mais vulner\u00e1veis \u200b\u200bdo \u00e2nodo.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, os autores frisam a import\u00e2ncia de projetar e testar as formula\u00e7\u00f5es de eletr\u00f3litos levando em conta superf\u00edcies de eletrodos reais e imperfeitas, em vez de superf\u00edcies planas idealizadas, pois \u00e9 a rugosidade da superf\u00edcie que realmente determina onde e como a camada protetora se forma.<\/p>\n
Esta pesquisa foi financiada pela FAPESP e pela Shell, com apoio estrat\u00e9gico da ANP.<\/p>\n
Refer\u00eancia do artigo:<\/strong> First-principles study of chemical species adsorption and solid electrolyte interphase formation on defective sodium metal anodes. Tapasendra Adhikary, Iv\u00e1n Ornelas\u2013Cruz, Tuanan C. Louren\u00e7o, Sara Barati, Lu\u00eds G. Dias, Juarez L.F. Da Silva. Applied Surface Science, Volume 745, 2026, 167352. https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.apsusc.2026.167352.<\/a><\/p>\n Membros do CINE autores do artigo:<\/strong> Tapasendra Adhikary (p\u00f3s-doutorando no IQSC-USP), Iv\u00e1n Ornelas-Cruz (p\u00f3s-doutorando no IQSC-USP), Tuanan da Costa Louren\u00e7o (p\u00f3s-doutorando no IQSC-USP no momento da pesquisa), Sara Barati (p\u00f3s-doutoranda no Instituto de Qu\u00edmica da USP), Lu\u00eds Gustavo Dias (professor da Faculdade de Filosofia, Ci\u00eancias e Letras de Ribeir\u00e3o Preto \u2013 USP) e Juarez L. F. Da Silva (professor do IQSC-USP).<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Uma pesquisa computacional realizada por membros do CINE permitiu avan\u00e7ar o entendimento de um processo que ocorre espontaneamente dentro de baterias de \u00edons de s\u00f3dio e tem grande impacto no seu desempenho. Os resultados do estudo fornecem orienta\u00e7\u00f5es concretas para controlar esse fen\u00f4meno e, dessa forma, melhorar a performance da bateria. As baterias de \u00edons de s\u00f3dio s\u00e3o promissoras candidatas a concorrer com as de \u00edons de l\u00edtio, que hoje…<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":13485,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"categories":[131],"tags":[],"class_list":["post-13484","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-noticias-home"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13484","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13484"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13484\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":13490,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13484\/revisions\/13490"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/media\/13485"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13484"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13484"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.cine.org.br\/pb\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13484"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}