Bateria de ferrugem melhora com o tempo, guardando cada vez mais carga

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/02/2026

A ferrugem guardada no interior dos esferogéis de carbono faz a bateria melhorar com o uso.
[Imagem: Saeed Borhani et al. - 10.1021/acs.chemmater.5c02442]

Bateria de óxido de ferro

As baterias de íons de lítio que equipam nossos aparelhos portáteis e veículos elétricos contêm substâncias problemáticas, como níquel e cobalto, e os solventes usados para revestir seus eletrodos também são tóxicos.

O estudante Saeed Borhani, da Universidade Saarland, na Alemanha, teve então uma ideia ousada: Substituir tudo por pequenas esferas feitas de nada mais simples do que óxido de ferro, a conhecida ferrugem que se deposita sobre superfícies não protegidas do metal.

É claro que isso exigiu uma boa dose de nanotecnologia e de exaustivos testes para encontrar a composição exata, mas o resultado é inédito: A bateria não só superou as atuais, como apresenta o comportamento oposto ao das atuais baterias de lítio: Em vez de ir perdendo capacidade de carga com o uso, ela vai ganhando capacidade aos poucos.

Os resultados foram muito promissores, não apenas trocando materiais caros e tóxicos por materiais facilmente disponíveis e muito menos problemáticos para o meio ambiente, como também elevando a capacidade de armazenamento das baterias.

Tudo começa com a moagem do óxido de ferro para produzir um pó extremamente fino, que é então adicionado a minúsculas esferas ocas de carbono, altamente porosas. Batizado de "esferogel de carbono", esse novo nanomaterial consiste em bolotas ocas com cerca de 250 nanômetros (nm) de diâmetro. Como são muito porosas, as nanoesferas oferecem uma grande área superficial e alta capacidade eletroquímica.

"O desafio para nós foi usar a síntese química para preencher a cavidade dentro dessas esferas com óxidos metálicos adequados," explicou a professora Stefanie Arnold.

Processo de síntese dos esferogéis de carbono e ferrugem.
[Imagem: Saeed Borhani et al. - 10.1021/acs.chemmater.5c02442]

Bateria que melhora com o tempo

Após uma série de experimentos iniciais com dióxido de titânio, cuja capacidade de armazenar e liberar íons de lítio era relativamente baixa, a equipe voltou sua atenção para o óxido de ferro, a comum ferrugem.

"O ferro tem várias vantagens: É abundante em todo o mundo, oferece - pelo menos em teoria - uma elevada capacidade de armazenamento e é fácil de reciclar," justificou Arnold.

Usando uma metodologia de síntese escalável baseada em lactato de ferro, a equipe conseguiu integrar diferentes quantidades de ferro na estrutura de carbono das esferas ocas, produzindo redes porosas robustas com nanopartículas de ferro distribuídas uniformemente. E os resultados foram além do esperado.

"O que foi particularmente interessante foi que a capacidade de armazenamento, ou seja, a quantidade de carga elétrica que pode ser armazenada e liberada reversivelmente por grama de material ativo do eletrodo, continuou a aumentar durante o uso da bateria. Quanto mais tempo a bateria era usada, melhor era o seu desempenho. Isso ocorre porque o ferro metálico elementar nas nanopartículas precisa primeiro reagir com o oxigênio para formar óxido de ferro. Esse processo de ativação eletroquímica do ferro incorporado na matriz de esferogel de carbono não é imediato, mas acontece progressivamente. São necessários cerca de 300 ciclos de carga e descarga até que todas as cavidades nas esferas de carbono sejam preenchidas com óxido de ferro e a capacidade máxima de armazenamento seja atingida," explicou Arnold.

A equipe agora pretende diminuir esse tempo de ativação, para que a bateria possa ser vendida com uma capacidade mais próxima do seu valor máximo, e estudar como passar o processo de preenchimento das nanoesferas de carbono com ferrugem para a escala industrial.

Mais tópicos