Pesquisadores Acidentalmente Fazem as Baterias Durarem 400 Vezes Mais

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Smarthphones, tablets, e a maior parte dos outros dispositivos electrónicos dependem de baterias recarregáveis, mas depois de um milhão de utilização as baterias começam a perder a capacidade de manter a carga. As baterias de hoje me dia são constituídas maioritariamente por lítio, e ao longo do tempo esse lítio tende a se corroer dentro da bateria.

No lugar de lítio, os pesquisadores da UC Irvine utilizaram nano-ligações de ouro para armazenar a electricidade, e descobriram que o seu sistema era capaz de durar bastante mais do que as baterias comuns de lítio. O sistema da equipa da Irvine passou por 200 000 ciclos de carga sem corrosão significativa ou declínio.

No entanto, eles não sabem ao certo porquê. A ideia original da experiência era criar uma bateria estado-sólido: uma bateria que utilize gel electrolítico, em vez de liquido, para manter a carga. As baterias liquidas, como as de lítio mais comuns, são extremamente inflamáveis e sensíveis à temperatura. A equipa da Irvine estava a experimentar substituindo o líquido por pelo que é muito mais espesso.

“Deixámos os dispositivos a correr ciclos, e depois descobrimos que não iriam ‘morrer’”, disse Reginald Penner, o principal autor do documento. “Ainda não percebemos bem o mecanismo da bateria”.

Apesar de você nunca ter aberta uma (esperamos nós), a maioria das baterias nos seus dispositivos contém líquido. O líquido é utilizado em parte porque a sua condutividade permite cargas e descargas flexíveis e parciais. Encontrar gel electrolítico altamente condutivo tem se revelado complicado.

A tecnologia de bateria da Irvine utiliza uma nano-ligação de ouro, tão estreita como uma bactéria, coberta por óxido manganês e depois protegido por uma camada de gel electrolítico. O gel interage com a cobertura de óxido de metal para prevenir a corrosão. Quando maior a conexão, maior a área de superfície, e mais carga consegue acumular. Outros pesquisadores têm feito experiências com nano-conexões nos últimos anos, mas a introdução do gel de protecção separa o trabalho da UC Irvine das outras pesquisas.

“[O gel] faz mais do que manter a conexão. Na verdade, parece tornar o óxido de metal mais flexível e mais resistente a fracturas o que é importante uma vez que este irá fazer a armazenagem da carga”, disse Penner.

Apesar da tecnologia prometer dispositivos electrónicos de consumam que possam durar até 400 vezes mais, esta plataforma de teste inicial não é uma verdadeira bateria. As baterias têm um ânodo, que permite que a corrente entre no sistema, e um cátodo, que faz a saída da corrente. Em vez disso, os pesquisadores interligaram dos cátodos que alternam a carga entre si. O ciclo contínuo de cátodo para cátodo torna este no sistema perfeito para testar ciclos de carga repetidos.

Penner diz que é como passar água de um copo para o outro. Depois de algumas centenas de transferências de um copo para o outro alguma da água irá se derramar, diminuindo a capacidade de “carga”. Assim funciona uma bateria normal. O sistema de Penner transferiu “água” entre “copos” mais de 200 000 vezes, perdendo apenas 5 por cento.

Apesar das pequenas quantidades de ouro utilizadas nesta experiência, ainda assim as baterias iriam se tornar caras de produzir. Penner sugeriu que um metal mais comum, como o níquel, poderia substituir o outro se a tecnologia singrar.

O futuro trabalho do laboratório irá passar por construir baterias com esta tecnologia, e investigar mais detalhadamente porque é que este processo funciona.

[Popular Science]

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