Uma bateria fluida que pode assumir qualquer forma
"O material pode, por exemplo, ser utilizado numa impressora 3D para moldar a bateria à vontade, o que abre caminho a um novo tipo de tecnologia"
Utilizando eléctrodos em forma de fluido, os investigadores da Universidade de Linköping desenvolveram uma bateria que pode assumir qualquer forma. Esta bateria macia e adaptável pode ser integrada em tecnologias futuras de uma forma completamente nova. O seu estudo foi publicado na revista Science Advances.
Os investigadores da Universidade de Linköping desenvolveram uma bateria que pode assumir qualquer forma.
Thor Balkhed
"A textura assemelha-se um pouco à pasta de dentes. O material pode, por exemplo, ser utilizado numa impressora 3D para moldar a bateria à vontade. Isto abre caminho a um novo tipo de tecnologia", afirma Aiman Rahmanudin, professor assistente na Universidade de Linköping.
Estima-se que, dentro de dez anos, mais de um trilião de aparelhos estarão ligados à Internet. Para além da tecnologia tradicional, como os telemóveis, os smartwatches e os computadores, isto poderá envolver dispositivos médicos vestíveis, como bombas de insulina, pacemakers, aparelhos auditivos e vários sensores de monitorização da saúde, e, a longo prazo, também robótica macia, têxteis electrónicos e implantes nervosos conectados.
Para que todos estes aparelhos funcionem de uma forma que não prejudique o utilizador, é necessário desenvolver novos tipos de baterias.
"As baterias são o maior componente de toda a eletrónica. Atualmente, são sólidas e bastante volumosas. Mas com uma bateria macia e adaptável, não há limitações de design. Pode ser integrada na eletrónica de uma forma completamente diferente e adaptada ao utilizador", afirma Aiman Rahmanudin.
Juntamente com os seus colegas do Laboratório de Eletrónica Orgânica, LOE, desenvolveu uma bateria que é macia e maleável. A chave foi uma nova abordagem - converter os eléctrodos de uma forma sólida para uma forma líquida.
As tentativas anteriores de fabricar baterias macias e extensíveis basearam-se em diferentes tipos de funções mecânicas, tais como materiais compostos de borracha que podem ser esticados ou ligações que deslizam umas sobre as outras. Mas isto não resolve o cerne do problema - uma bateria grande tem maior capacidade, mas ter mais materiais activos significa eléctrodos mais espessos e, portanto, maior rigidez.
"Aqui, resolvemos esse problema e somos os primeiros a mostrar que a capacidade é independente da rigidez", afirma Aiman Rahmanudin.
Os eléctrodos fluidos foram testados no passado, mas sem grande sucesso. Nessa altura, foram utilizados metais líquidos, como o gálio. Mas, nesse caso, o material só pode funcionar como ânodo e corre o risco de solidificar durante a carga e a descarga, perdendo a sua natureza fluida. Além disso, muitas das baterias extensíveis feitas anteriormente utilizaram materiais raros que têm um grande impacto ambiental quando são extraídos e processados.
Em vez disso, os investigadores da LiU Campus Norrköping basearam a sua bateria macia em plásticos condutores (polímeros conjugados) e lignina, um subproduto da produção de papel. A bateria pode ser recarregada e descarregada mais de 500 vezes e manter o seu desempenho. Também pode ser esticada até ao dobro do comprimento e continuar a funcionar da mesma forma.
"Uma vez que os materiais da bateria são polímeros conjugados e lenhina, as matérias-primas são abundantes. Ao reorientar um subproduto como a lenhina para um bem de elevado valor, como um material de bateria, contribuímos para um modelo mais circular. Portanto, é uma alternativa sustentável", diz Mohsen Mohammadi, pós-doutorando do LOE e um dos principais autores do artigo publicado na Science Advances.
O próximo passo é tentar aumentar a tensão eléctrica da bateria. De acordo com Aiman Rahmanudin, existem atualmente algumas limitações que têm de ser ultrapassadas.
"A bateria não é perfeita. Mostrámos que o conceito funciona, mas o desempenho precisa de ser melhorado. A tensão é atualmente de 0,9 volts. Por isso, agora vamos procurar utilizar outros compostos químicos para aumentar a tensão. Uma opção que estamos a explorar é a utilização de zinco ou manganês, dois metais que são comuns na crosta terrestre", diz Aiman Rahmanudin.
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