Graphene battery structure

As poderosas baterias de grafeno e silício vão chegar

By in Quotidian, Technology on April 9, 2016

Aqui há uns cinco anos, falámos de uma descoberta iminente que poderia chegar ao mercado cinco anos depois, ou seja, agora. Baterias para telemóveis e computadores multiplicariam a sua autonomia por 10, ao mesmo tempo que passariam a ter um tempo de carga a rondar os 15 minutos. A descoberta está aí.

Gurpreet Singh, professor de engenharia da Universidade de Kansas State, nos Estados Unidos, e a sua equipa de investigação criaram um eléctrodo de bateria com o recurso a oxicarbeto de silício e grafeno.

No passado, embora a teoria sugerisse que o silício e o grafeno seriam “parceiros” ideais para a criação de uma bateria mais poderosa, a prática indicava que os eléctrodos de silício quebravam após algumas cargas e descargas, dada a dificuldade da sua construção em grandes volumetrias. Isto porque o grafeno “se organiza” em redes hexagonais, como se de uma folha (de um átomo de espessura) se tratasse.

Estrutura da bateria de grafeno

Estrutura da bateria de grafeno

Lembram-se do grafeno? Ao contrário do que aprendemos (provavelmente como adolescentes), o carbono não toma apenas a forma de carvão, grafite ou diamante.
Uma das formas cristalinas mais interessantes do carbono, apresentada na literatura química em 1994, o grafeno é uma rede que se organiza em hexágonos altamente resistentes numa forma de folha, apenas em duas dimensões. Excelente condutor de electricidade e calor, o seu estudo e experiências relacionadas levaram mesmo à atribuição do Nobel da Física de 2010 a Andre Geim e Konstantin Novoselov, professores e investigadores da Universidade de Manchester.

Para além da construção de ligas altamente resistentes e da criação de materiais com propriedades super-condutoras, o grafeno (em óxido) serve também como substância capaz de extrair substâncias radioactivas e metais pesados da água, sendo que estes desenvolvimento e descoberta foram feitos por investigadores portugueses da Universidade de Aveiro, que resultaram no “chá de grafeno”.

Mas voltando às baterias. Ultrapassados os problemas da volumetria — com os átomos de silício, carbono e oxigénio organizados numa estrutura 3D aleatória —, a equipa da Universidade de Kansas State criou os espaços necessários para o armazenamento e transporte de iões de lítio. Assim, a energia armazenada será várias vezes superior (três vezes, para uma mesma massa de baterias convencionais de lítio) e poderá ser carregada mais de 1000 vezes sem deterioração.
Não precisará de ter um invólucro metálico ou cola/resina polimérica no interior pelo facto de a estrutura do grafeno ser altamente resistente e, por fim, porque funciona perfeitamente acima de temperaturas de 15 graus centígrados negativos, poderá ter aplicações a grande altitude, ou mesmo no espaço. Além do mais, o custo de produção deverá ser consideravelmente menor, uma vez que os eléctrodos de oxicarbeto de silício são feitos a partir de uma resina líquida que é um subproduto de muitos processos de fabrico nas indústrias de silício (semicondutores).

Só há um “pequeno” problema: como é que a indústria actual irá reagir?

 

Publicação original: P3.

Hugo Salvado @ P3

Hugo Salvado @ P3

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