Novo tipo de bateria pode facilitar a exploração do espaço

Substituição da grafite por silício permite que as baterias sejam mais leves, armazenem mais carga e recarreguem mais rapidamente

Rafael Rigues 01/09/2020 10h09
Baterias
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Pesquisadores da Universidade Clemson na Carolina do Sul, EUA, descobriram uma nova composição para baterias de Íons de Lítio que pode resultar em baterias que pesam menos, armazenam mais energia e carregam mais rápido, algo muito útil na exploração do espaço, onde cada grama de peso representa um custo extra. A pesquisa foi possível graças a financiamento recebido da Nasa.


Segundo Ramakrishna Podila, do Instituto de Nanomateriais de Clemson, "a maioria dos satélites recebe sua energia da luz do Sol. Mas é necessária uma forma de armazenar energia para quando eles estão na sombra da Terra. Temos que tornar as baterias o mais leve possível, porque quanto maior o peso de um satélite, maior é o custo da missão".

Uma bateria de Íons de Lítio tradicional é como uma pilha de cartas de baralho, onde cada carta representa uma camada de grafite onde a carga elétrica é armazenada. O problema, segundo Podila, é que "a grafite não consegue armazenar muita carga".

Já faz algum tempo que os cientistas sabem que o silício é uma melhor opção, já que pode armazenar muito mais carga. O problema é que as "folhas" de silício que teriam de ser usadas na construção da bateria tendem a se fragmentar durante a carga e descarga, e com isso a bateria para de funcionar.

Como manter o silício intacto é difícil, Podila e sua equipe decidiram fazer ele funcionar mesmo quando fragmentado. O material foi dividido em nanopartículas, que tem maior estabilidade e longevidade, e elas foram integradas a um material chamado Buckypaper, feito com nanotubos de carbono.

Segundo Podilla, a vantagem do arranjo é que mesmo que as nanopartículas se quebrem, elas continuam fazendo parte do "sanduíche" que compõe a bateria. "As lâminas de nanotubos de carbono mantém as nanopartículas eletricamente conectadas entre si, disse Shailendra Chiluwal, estudante de graduação da CNI e autora principal do estudo. "Estes nanotubos formam uma estrutura quase tridimensional, mantém as partículas de silício unidas mesmo após 500 ciclos e reduzem a resistência elétrica decorrente de sua quebra".

Além de armazenar mais energia e serem mais estáveis, as novas baterias podem ser carregadas mais rapidamente, até quatro vezes mais rápido que as tradicionais, usando uma corrente elétrica maior.

"O uso de silício como ânodo em uma bateria de íons de lítio representa o 'santo graal' para pesquisadores em nosso segmento", diz Apparao M. Rao, diretor do CNI e investigador principal na pesquisa. Segundo ele, as baterias serão usadas em breve em veículos elétricos. "Nosso próximo passo é trabalhar com parceiros na indústria para levar esta tecnologia dos laboratórios para o mercado", disse Podila.

Fonte: TechExplore 

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