Alejandro Escamilla/Unsplash
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Megafone

As poderosas baterias de grafeno e silício vão chegar

Investigadores dos EUA criaram uma bateria que poderá ser carregada mais de 1000 vezes sem deterioração, com aplicações a grande altitude ou mesmo no espaço

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.

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?