Descoberta acidental de bateria que pode ser recarregada centenas de milhares de vezes

Researchers from the UCI have developed a nanowire based rechargeable battery that can last 400 times longer than normal batteries - image courtesy of Steve Zylius and UCI.Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Irvine, inventaram uma bateria à base de nanofios que pode ser recarregada centenas de milhares de vezes, se aproximando de uma pilha que nunca necessitaria ser trocada. A importante descoberta pode levar a baterias comerciais com uma expectativa de vida maior para computadores, smartphones, carros e aeronaves.

Cientistas têm tentado por um longo tempo utilizar nanofios em baterias. Milhares de vezes mais finos do que o cabelo humano, eles são altamente condutivos e apresentam uma grande área para armazenamento e transferência de elétrons. No entanto, esses filamentos são extremamente frágeis e não suportam bem repetidos processos de descarga e recarga. Em uma bateria típica de íon-lítio, eles se expandem e se tornam quebradiços, o que leva ao rompimento.

Pesquisadores da UC Irvine resolveram esse problema revestindo um nanofio de ouro com uma camada de dióxido de manganês e encapando a montagem com um eletrólito feito de um gel parecido com Plexiglass (acrílico). A combinação é confiável e resistente a falhas.

A líder do estudo, doutoranda pela UC Irvine, Mya Le Thai, carregou e descarregou o eletrodo de teste mais de 200.000 vezes durante três meses sem detectar senhuma perda na capacidade ou potência e sem romper nenhum nanofio. As descobertas foram publicadas no dia 20 de Abril no capítulo de Energia da Sociedade Americana de Química.

Baterias normalmente têm uma vida útil de 5.000 a 7.000 ciclos.

O resultado é uma combinação de trabalho duro com um feliz acidente, de acordo com o autor chefe Reginald Penner.

“Mya estava brincando e revestiu essa coisa toda com uma fina camada de gel e começou a carregar e descarregar a combinação”, disse Penner, membro do departamento de química na UC Irvine. “Ela descobriu que apenas utilizando esse gel, ela poderia recarregar a bateria centenas de milhares de vezes sem perda alguma em sua capacidade”.

“Isso foi loucura”, ele acrescenta, “porque essas coisas acabam de maneira dramática após 5.000, 6.000 ou 7.000 ciclos no máximo”.

Os pesquisadores pensam que essa substância gosmenta plastifica o óxido metálico da bateria e confere flexibilidade, prevenindo o rompimento.

“O eletrodo revestido mantém sua forma muito bem, fazendo dessa uma opção confiável”, Thay disse. “Essa pesquisa prova que baterias à base de eletrodos de nanofios podem ter uma longa vida útil e que nós podemos fazer desse tipo de bateria uma realidade”.

O estudo foi conduzido em cooperação com um dos Centros de Pesquisa de Fronteira Energética da Universidade de Maryland, o de Nanoestruturas para Armazenamento de Energia Elétrica, e com financiamento da Basic Energy Sciences (BES), uma divisão do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

Fonte: University of Californialogo_pet2