Esquema de construção das baterias de lítio em formato de fios. À direita, a bateria tecida em formato de anel alimentando um LED.
[Imagem: Jing Ren et al./Angewandte Chemie]
Bateria de lítio para tecidos
As roupas inteligentes, os tecidos eletrônicos e os computadores de vestir ainda não apareceram na coleção desta estação, mas são promessas sempre repetidas.
Um dos desafios é que todas essas tecnologias exigem fontes de energia adequadas - especificamente, baterias recarregáveis que possam ser tecidas nas roupas juntamente com os circuitos eletrônicos flexíveis.
Isto agora ficou mais próximo da realidade graças a cientistas chineses, que desenvolveram a primeira bateria de íons de lítio em forma de fios.
Eles usaram seus fios recarregáveis para tecer as baterias, que são flexíveis, elásticas, e, segundo eles, totalmente seguras, ou seja, à prova de explosões.
A maior parte dos sucessos nessa área vinha sendo obtida com supercapacitores. Mas tudo fica mais fácil - do ponto de vista de chegar ao mercado - com as baterias de lítio e sua elevada densidade de carga.
Jing Ren e seus colegas da Universidade Fudan afirmam que suas baterias de íons de lítio em forma de fios foram possíveis graças à estrutura que eles idealizaram e aos materiais que eles selecionaram.
O anodo e o catodo das baterias são duas fibras feitas de nanotubos de carbono que contêm nanopartículas de óxido de lítio-titânio (OLT) e óxido de lítio-manganês (OLM), respectivamente.
Quando a bateria está sendo carregada, os íons de lítio são transferidos da rede atômica do OLM para o eletrólito e depois para a rede atômica do OLT no anodo. O processo inverso ocorre quando a bateria está sendo usada.
Bateria de lítio à prova de explosões
Segundo a equipe, como a inserção do lítio ocorre a cerca de 1,5 V, é mínima a chance de formação do lítio dendrítico, as nanoestruturas que crescem e causam os curtos-circuitos que vez ou outra fazem as baterias pegarem fogo ou até explodirem.
Os nanotubos de carbono são essenciais para segurar as nanopartículas dos dois materiais e para funcionar como rotas eficientes para o transporte de carga.
Os eletrodos em forma de fio são dispostos em paralelo, separados por uma camada de material isolante, e presos por um tubo termorretrátil.
Para tornar os fios elásticos, permitindo seu uso em roupas, os pesquisadores os dispuseram em formato de mola ao longo de uma fibra elástica de polidimetilsiloxano.
As "baterias tecidas" suportaram milhares de ciclos de deformação e esticamento a até duas vezes o seu tamanho original sem perder a capacidade de retenção de carga.
Artigo: Elastic and Wearable Wire-Shaped Lithium-Ion Battery with High Electrochemical Performance
Autores: Jing Ren, Ye Zhang, Wenyu Bai, Xuli Chen, Zhitao Zhang, Xin Fang, Wei Weng, Yonggang Wang, Huisheng Peng