Areia melhora baterias de lítio em três vezes - Alterima - Geradores de energia elétrica
Por em 05/08/2014
Da esquerda para a direita, a areia inicial e a areia purificada com alto teor de quartzo - o último frasco contém o nano-silício pronto. [Imagem: UC Riverside]
Areia de silício
Pesquisadores da Universidade da Califórnia de Riverside criaram uma bateria de íons de lítio que supera em três vezes as baterias usadas hoje em notebooks e celulares.
E o material chave para essa inovação foi... areia.
As pesquisas para melhorar as baterias de lítio estão focadas no anodo, o lado negativo da bateria. O material padrão atual é o grafite, mas tem sido difícil otimizá-lo sem uma insistente tendência a explosões.
A principal opção é fazer uma bateria de lítio e silício, onde o silício substitui o grafite. O problema é que o silício em nanoescala degrada-se rapidamente, além de ser difícil produzi-lo em grandes quantidades.
Zachary Favors então se voltou para uma areia muito pura, com uma elevada porcentagem de quartzo - o quartzo é dióxido de silício.
Diagrama esquemático de como a areia é transformada no anodo para as baterias de lítio-silício. [Imagem: UC Riverside]
Nano-silício
Favors moeu a areia até produzir grãos em escala nanométrica e então purificou-a para aumentar a concentração de quartzo - a areia passou de cinza para branca, similar em cor e textura ao açúcar.
O último passo foi acrescentar sal e magnésio e aquecer o pó resultante. Com o sal funcionando como um absorvedor de calor, o magnésio removeu o oxigênio do quartzo, produzindo silício puro.
A grande surpresa é que esse nano-silício consolidou-se em um material esponjoso de altíssima porosidade, ideal para formar o ânodo de uma bateria de lítio-silício.
Ainda não está bem claro porque o silício produzido desta forma supera tanto o silício tradicional, mas a técnica é barata e dispensa o material ultrapuro usado para fabricar fibras ópticas ou chips de computador.
O resultado é um meio-termo interessante, com o rendimento da bateria superando em três vezes as baterias de íons de lítio atuais, mas a um custo muito baixo - o rendimento teórico de uma bateria de lítio-silício é de 10 vezes o padrão atual.