Bateria inventada por acidente tem a capacidade de durar 400 anos

Pesquisadores Inventam Acidentalmente Uma Bateria que Dura Para Sempre

Acidentes em laboratórios não são uma coisa boa. Mas, e se esse acidente resultar em um resultado inesperado levando os pesquisadores a um sistema que poderia fazer as baterias durarem até 400 vezes mais do que as melhores baterias disponíveis hoje?

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Irvine, acidentalmente criaram uma bateria que pode durar até 200.000 ciclos de recarga e pode durar até 400 vezes mais. Esta descoberta pode nos aproximar de baterias que podem ser carregadas milhares de vezes, sem a necessidade de qualquer substituição.

A ideia original da pesquisa era criar uma bateria de estado sólido substituindo o líquido comum nas baterias de lítio por um gel eletrolítico muito mais espesso, de acordo com seu estudo publicado na revista ACS Energy Letters. Eles também substituíram o lítio nas baterias por nanofios de ouro para armazenamento elétrico.

“Começamos a ciclar os dispositivos e então percebemos que eles não iriam morrer”, disse Reginald Penner, um dos autores principais do artigo. “Ainda não entendemos o mecanismo disso.”

A tecnologia da bateria de Irvine utiliza um nanofio de ouro, não mais espesso do que uma bactéria, revestido com óxido de manganês e então protegido por uma camada de gel eletrolítico. O gel interage com o revestimento de óxido metálico para evitar corrosão. Quanto mais longo o fio, maior a área de superfície e mais carga ele pode armazenar.

“[O gel] faz mais do que apenas manter o fio unido. Na verdade, parece tornar o óxido metálico mais macio e mais resistente a fraturas. Aumenta a tenacidade à fratura desse óxido metálico que está fazendo o armazenamento de carga”, disse Penner.

A nanobateria da UCI foi testada em condições de teste durante um período de três meses, produzindo uma “eficiência coulômbica média de 94-96%”, de acordo com os pesquisadores. Nenhuma perda de capacidade ou potência e fraturas de qualquer nanofio foram registradas pelo teste.

A candidata a doutorado da UCI, Mya Le Thai, foi quem tornou a invenção acidental uma realidade quando ela revestiu um conjunto de nanofios de ouro com dióxido de manganês, e então aplicou um gel eletrolítico “semelhante ao Plexiglas”. Esses nanofios geralmente se degradam após uso limitado, pois sua fragilidade faz com que eles se quebrem durante cargas de carga e descarga. No entanto, quando os pesquisadores da UCI testaram as versões de Mya, descobriram que estavam quase totalmente intactas e prontas para uso posterior.

“Mya estava brincando e revestiu tudo isso com uma camada de gel muito fina e começou a ciclar”, disse Penner. “Ela descobriu que apenas usando esse gel, ela poderia ciclar centenas de milhares de vezes sem perder capacidade.”

“Isso foi louco, porque essas coisas normalmente morrem de forma dramática após 5.000 ou 6.000 ou 7.000 ciclos no máximo”, disse ele.

Os pesquisadores suspeitam que o gel fez com que o óxido metálico na bateria se plastificasse, proporcionando aos seus nanofios nova flexibilidade e longevidade à bateria.

“O eletrodo revestido mantém sua forma muito melhor, tornando-o uma opção mais confiável”, disse Thai. “Esta pesquisa prova que um eletrodo de bateria baseado em nanofios pode ter uma longa vida útil e que podemos tornar esses tipos de baterias uma realidade.”

Se a nova tecnologia for aplicada à eletrônica de consumo atual, pode criar uma bateria que pode durar 400 vezes mais do que as baterias de lítio comuns. Mas, a nanobateria da UCI ainda está em fase de desenvolvimento, e ainda levará um bom tempo até que esteja disponível comercialmente. No entanto, uma vez disponível, pode fazer uma grande diferença para computadores, smartphones e eletrodomésticos no mercado em termos de fornecimento de energia para os dispositivos.

O estudo foi conduzido em coordenação com o Centro de Pesquisa de Fronteira de Armazenamento de Energia Elétrica de Nanostruturas da Universidade de Maryland, com financiamento da divisão de Ciências Básicas de Energia do Departamento de Energia dos EUA.

Fonte: notícias da UCI