Smartphones, tablets e outros dispositivos eletrônicos funcionam com baterias recarregáveis, mas após milhares de ciclos de uso, as baterias começam a perder sua capacidade de manter a carga. A maioria das baterias modernas são de lítio, mas com o tempo, o lítio dentro da bateria irá corroer.
Em vez de lítio, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Irvine usaram nanofios de ouro para armazenar carga elétrica, e o sistema que desenvolveram foi considerado superior às baterias de lítio tradicionais. Suportou 200.000 ciclos de recarga sem deterioração significativa nas propriedades e sinais de corrosão.
No entanto, eles ainda não entendem completamente por que isso está acontecendo. A ideia original do experimento era fazer uma bateria de eletrólito sólido em que uma pasta de eletrólito é usada em vez de um eletrólito líquido. Baterias líquidas, como lítio, são altamente inflamáveis e sensíveis à temperatura. Os pesquisadores fizeram experiências com pastas espessas e condutoras.
“Começamos um ciclo de recarga do dispositivo e então percebemos que ele não iria 'morrer'”, disse o líder do estudo Reginald Penner. "Mas até agora não entendemos o mecanismo disso."
De acordo com a nova tecnologia, para criar baterias, é utilizado um nanofio de ouro, de tamanho não mais espesso que uma bactéria, recoberto com óxido de manganês e protegido por uma camada de pasta eletrolítica. A pasta interage com o revestimento de óxido para evitar a corrosão. Quanto mais longo o nanofio, maior a área de superfície e mais carga ele pode conter. Outros pesquisadores fizeram experiências com nanofios por um longo tempo, mas, ao contrário deles, os cientistas da Universidade de Irvine propuseram o uso de uma pasta protetora.
“A pasta faz muito mais do que apenas manter os fios juntos. Parece tornar o óxido de metal mais macio e mais resistente a rachaduras”, disse Penner.
Essa tecnologia promete aumentar a vida útil da bateria em produtos eletrônicos de consumo em 400 vezes, mas até agora a plataforma de teste não é uma bateria real. As baterias têm um ânodo pelo qual a corrente elétrica entra no sistema e um cátodo pelo qual sai. Em vez disso, os cientistas amarraram dois cátodos, que se substituem durante o carregamento. O ciclo contínuo de troca de cátodos torna o sistema ideal para testar múltiplas recargas.
Penner diz que é como um processo contínuo de despejar água de um copo para outro e vice-versa. Depois de várias centenas de ciclos de vazamento, parte da água geralmente é derramada, reduzindo a “carga”. Mas o sistema de Penner, ao despejar água entre "xícaras" 200 mil vezes, perde apenas cerca de 5%.
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Apesar do uso de quantidades insignificantes de ouro neste experimento, isso poderia tornar cara a produção de tais baterias. Penner sugere que um metal mais comum, como o níquel, pode ser usado em vez de ouro.
Sergey Lukavsky
