‘Esponjas’ de silício aumentam capacidade de baterias recarregáveis

Pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, descobriram um modo de melhorar o desempenho de baterias recarregáveis de lítio, como as que são usadas em aparelhos eletrônicos (celulares, tablets, notebooks) ou veículos elétricos. Com “esponjas” de silício, eles conseguiram aumentar a capacidade de armazenamento de energia e, com isso, prolongar o tempo entre as recargas. A pesquisa foi publicada neste mês na versão online do periódico Chemestry of Materials.

A energia da bateria é produzida pelo fluxo de elétrons entre dois polos de energia, o ânodo (eletrodo positivo) e o cátodo (eletrodo negativo). Os pesquisadores usaram silício – um dos elementos mais abundantes na Terra – para substituir o grafite nos ânodos das baterias recarregáveis de lítio.

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EVOLUÇÃO DAS BATERIAS

Desde 1800, quando o italiano Alessandro Volta criou a primeira bateria (a ‘pilha voltaica’), esses dispositivos passaram por várias transformações. Há quem diga que a primeira bateria foi criada há dois milênios pelo povo iraniano. Em 1936, arqueólogos encontraram jarros de argila em uma vila perto de Bagdá, no Iraque, com idade estimada em 2.000 anos. Dentro de cada jarro havia um fino cilindro de cobre com um bastão de ferro dentro. É possível que um ácido comum, como suco de limão ou vinagre, servisse como meio para gerar uma reação elétrica.

Infográfico: Conheça a evolução das baterias

Sibani Lisa Biswal, uma das autoras do projeto e professora assistente de química e engenharia biomolecular na universidade Rice, havia descoberto em pesquisa anterior que os poros de silício poderiam estocar dez vezes mais lítio que o grafite. Isso ocorre porque o silício expande ao absorver o lítio, como se fosse uma esponja, podendo armazenar mais energia sem afetar o desempenho da bateria. Mas o processo gerava um resíduo, que interferia no resultado final.

Agora, os pesquisadores descobriram meios de separar este resíduo de silício – que, reutilizado, pode ser usado na fabricação de mais esponjas. Eles também conseguiram aumentar a capacidade de armazenamento de energia, criando poros maiores e mais profundos. Antes as esponjas tinham poros de um mícron de largura por 12 mícrons de profundidade. Agora elas têm poros 50 mícrons mais profundos. Um mícron é o equivalente a um milionésimo de metro. Os pesquisadores estão agora investigando técnicas para prolongar o ciclo de vida da bateria (quantidade de vezes que ela pode ser carregada) para que possam durar por anos a fio.