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Estudante de doutorado descobre por acidente uma bateria que pode durar 400 anos

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Publicado por Dusite

Construindo baterias melhores

Thai, uma candidata a doutorado em química na Universidade da Califórnia, Irvine, e sua equipe desenvolveram um material a partir de nanofios de ouro que recarregou mais de 200.000 vezes sem perda de capacidade ou energia. A maioria das baterias baseadas em nanofios geralmente morrem após 5.000 a 7.000 ciclos. Podendo a bateria durar até 400 anos.

Se Mya Le Thai quiser, as baterias de íon de lítio que alimentam seu smartphone e outros dispositivos móveis durarão para sempre.

Thai usou seu material em um capacitor de 1,2 volts, que compartilha a mesma química de uma bateria. O capacitor poderia suportar incontáveis ​​ciclos a mais, mas ela se cansou de executar os testes e desligou o plugue após três meses. “Eu não queria mais esperar”, disse ela.

Pesquisadores sondam nanofios, milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo humano, há anos. Os nanofios têm uma área de superfície mais alta que os filmes do mesmo material usado em capacitores e baterias de íons de lítio e, portanto, podem lidar com mais energia. Mas o calor gerado nos dispositivos faz com que esses fios frágeis se expandam, se tornem quebradiços, rachados e delaminados, diminuindo a vida útil do dispositivo.

Thai se baseou em ciência dos materiais e armazenamento de energia para construir um capacitor com vida útil mais longa dos nanofios. Ela criou o capacitor a partir de um nanofio de ouro para transmitir eletricidade e o revestiu com dióxido de manganês, que é comumente usado como cátodo nas baterias.

O eletrodo de teste foi ciclado até 200.000 vezes durante três meses sem detectar nenhuma perda de capacidade ou energia. Imagem: MIT
Para impedir que os fios se degradem durante a ciclagem térmica e prolongar a vida útil do capacitor, a Thai os cobriu com polimetilmetacrilato (PMMA) ou plexiglas. Na forma de gel, o PMMA não é apenas forte, é também um eletrólito.

Em uma série de testes, Thai descobriu que diminuir a viscosidade do gel aumentava sua condutividade. Equilibrar condutividade e proteção foi fundamental. “Foram necessárias duas ou três tentativas para acertar a porcentagem”, para atingir 200.000 ciclos, disse ela.

 

O eletrodo de teste foi ciclado até 200.000 vezes durante três meses sem detectar nenhuma perda de capacidade ou energia. Imagem: MIT

O PMMA é claramente o molho secreto, e o tailandês ainda está tentando descobrir exatamente o porquê. Ela tem várias teorias. Por um lado, o PMMA viscoso impede que o dióxido de manganês se afaste dos nanofios de ouro durante o ciclo térmico.

Em um experimento, Thai notou que, após várias semanas, o gel permeava a casca de manganês, onde atuava como plastificante. Sua elasticidade evita que a carcaça se quebre e quebre durante o aquecimento e o resfriamento.

“A embalagem dos dispositivos foi construída de forma que nenhum material foi perdido”, disse ela. “Se você não perde o material, não perde a carga.”

A equipe está realizando mais pesquisas para reduzir a quantidade de gel necessária sem diminuir o desempenho do capacitor e aumentar sua tensão, densidade de energia e carga. “Existe a possibilidade de que seja necessário muito mais trabalho de engenharia para melhorar isso”, disse Thai, acrescentando que as baterias de íon-lítio feitas com o material podem chegar ao mercado em cinco a dez anos.

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A embalagem dos dispositivos foi construída de forma que nenhum material foi perdido.
Se você não perder o material, não perderá a carga.

 

Fonte https://www.asme.org

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