Pesquisadores conseguiram miniaturizar uma bateria de íons de lítio ao que parece ser seu limite final.
Em conjunto com células solares ou sistemas de colheita de energia – as vibrações do ambiente, por exemplo – uma bateria recarregável amplia as possibilidades de uso das redes de sensores, equipamentos nanoeletrônicos e mesmo das atuais etiquetas RFID.
Menor bateria do mundo
Pulickel Ajayan e seus colegas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, já haviam construído uma nanobateria 3D, feita com vários nanofios superpostos.
Agora eles levaram o conceito ao limite e demonstraram que é possível construir uma nanobateria de lítio em um único nanofio.
Os pesquisadores afirmam não ver como uma bateria possa ficar menor do que um nanofio e continuar totalmente funcional sem depender de aparatos externos. Ou seja, para eles, esta seria não apenas a menor bateria do mundo, como também a menor bateria de lítio que se pode construir.
Nanofio recarregável
A nanobateria é, a rigor, um dispositivo híbrido, uma mistura de bateria e supercapacitor.
Os cientistas construíram duas versões dela.
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A primeira é um sanduíche formado por um anodo de níquel/estanho, um eletrólito de óxido de polietileno (PEO), e um catodo de polianilina.
Esse protótipo foi construído para provar que os íons de lítio movem-se de forma eficiente do anodo até o eletrólito e, em seguida, para o catodo.
O catodo é uma espécie de supercapacitor, que armazena os íons e dá ao dispositivo a capacidade de carga e descarga rápida.
A segunda versão coloca todos esses recursos em um único nanofio, medindo cerca de 150 nanômetros de diâmetro.
Os pesquisadores construíram milhares dessas nanobaterias em conjuntos cujas dimensões chegam à casa dos centímetros.
Ciclos de carga e recarga
Os testes foram feitos em conjuntos das baterias de nanofios medindo 50 micrômetros de comprimento.
Isto é suficiente para tirar o título de menor bateria do mundo da versão construída há menos de um ano por pesquisadores dos Laboratórios Sandia, também baseada em nanofios, mas que depende de um catodo externo para funcionar.
O protótipo ainda não é muito robusto, suportando apenas 20 ciclos de carga e recarga. É nisso que o grupo planeja trabalhar agora.
“Há muito a ser feito para otimizar esses dispositivos em termos de desempenho,” afirmou Sanketh Gowda, que fez os experimentos. “A otimização do polímero separador e sua espessura, além do uso de eletrodos diferentes, poderá levar a novos melhoramentos.”
Bibliografia:
Building Energy Storage Device on a Single Nanowire
Sanketh R. Gowda, Arava Leela Mohana Reddy, Xiaobo Zhan, Pulickel M. Ajayan
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl2017042