As baterias são um componente fundamental em nossa tecnologia e nos dá autonomia e mobilidade, aspectos básicos do nosso estilo de vida. Apesar de ser um componente-chave, muitas vezes são uma verdadeira dor de cabeça para designers de dispositivo pois, com dispositivos com cada vez maior capacidade e maior consumo, o tamanho das baterias deve ser reduzida e, por sua vez, aumentar sua capacidade. Em Stanford apresentaram, não faz muito tempo, uma bateria quase transparente que foi baseada em uma grade de eletrodos de 35 microns que não era perceptível ao olho humano, iniciando o movimento para a miniaturização deste componente e fornecendo a oportunidade para os designers de sonhar com a desejada bateria transparente. Seguindo com a miniaturização, Rice University em Houston apresentou uma bateria que é seis vezes mais fina do que uma bactéria.

A equipe do professor  Pulickel Ajayan foi capaz de integrar em um nanocabo toda a estrutura de uma bateria de íons de lítio, como publicado em um artigo de investigação, que formaria uma estrutura híbrida entre uma bateria e um supercapacitor de 150 nanômetros de largura (centenas de vezes mais finas que um cabelo humano e seis vezes mais fina do que uma bactéria). Através desta investigação, e ao grau de miniaturização conseguido, estas baterias poderiam ser usadas ​​como fontes de energia recarregáveis para futuras aplicações no campo da nanotecnologia.

Pesquisadores da Universidade Rice, foram capazes de desenvolver dois tipos de baterias seguindo estes princípios. A primeira é uma estrutura que apresenta alguma semelhança com a de Stanford, isto é, uma estrutura que inclui um capacitor (um sanduíche), com um anôdo feito de níquel, óxido de polietileno como material eletrolítico e um catodo realizado com polianilina; uma estrutura que faz com que o fluxo de íons se mova melhor e, portanto, a bateria se carregue mais rapidamente. A segunda implementação fornece as mesmas funções em um único nanofio. Os pesquisadores têm escalado esses fios formando conjuntos, de aproximadamente um centímetro, que concentram milhares de cabos de 150 nanômetros, aumentando assim a capacidade da bateria.

A idéia é fabricar dispositivos de armazenamento de nanofios com separação ultra-fina entre os eletrodos. 

E para que serve uma bateria tão pequena? Em geral, a miniaturização de componentes tem permitido o desenvolvimento de dispositivos mais manuseáveis ​​e, em alguns casos, com menor consumo de energia. Uma bateria como desenvolvida nesta pesquisa seria uma aplicação, praticamente imediata, no campo da medicina onde poderiam servir como fonte de alimentação em sondas ou em instrumentos médicos sem fio.

Dado que, graças aos MEMS e NEMS tem se desenvolvido uma ampla gama de dispositivos ligados à medicina, essas baterias poderiam completar o círculo, pois poderiam equipar o dispositivo com uma fonte de alimentação de acordo com seu tamanho. E em que tipos de dispositivos podem ser aplicados? Existem dispositivos baseados em MEMS que poderiam monitorar a pressão sangüínea do paciente através de um implante de micro-chip que, graças a esta bateria pode operar de forma autônoma, pode também alimentar microdistribuidores de medicamentos (insulina ou outros injetável ), que facilitam a vida dos pacientes pois não teriam de se preocupar com a injeção e receberiam a medicação sem supervisão.

No entanto, estas baterias têm um longo caminho a percorrer até serem produzidas em massa e integradas em aplicações reais. Estes protótipos têm problemas de desempenho quando alcançam vinte ciclos de carga e descarga, perdendo a capacidade de armazenamento:

Há ainda muito a fazer para otimizar o desempenho da bateria em termos de rendimento.

Ainda assim, parece que um dos componentes mais pesados ​​dos smartphones e laptops, ao longo dos anos, será transformado em uma estrutura de celulas nanométricas que converterão as baterias em estruturas extremamente pequenas e leves.

Texto traduzido do Blog ALT1040.
Texto original

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