Já existem vários protótipos de baterias de imprimir, algumas à base de líquidos iônicos e celulose, outras usam reações de oxidação-redução, enquanto as mais recentes usam nanotubos de carbono e papel.
A própria equipe do professor Pulickel Ajayan, que coordenou este novo avanço, já havia inovado criando nanobaterias 3D e utilizando nanofios para construir aquela que se tornou a menor bateria de lítio do mundo.
Agora eles desenvolveram soluções com os diversos componentes de uma bateria de íons de lítio, permitindo sua aplicação por aspersão, literalmente pintando a bateria, camada por camada.
A grande vantagem é que a bateria pode ser aplicada sobre qualquer superfície, no interior de qualquer invólucro que ela deve alimentar, não dependendo de um formato específico.
Chopp energizado
Coube a Neelam Singh passar horas formulando, misturando e testando tintas para cada uma das cinco camadas que compõem a bateria: dois coletores de corrente, um catodo, um anodo e um separador polimérico.
Depois de encontrar as melhores composições, ela pintou baterias sobre azulejos de banheiro, plásticos flexíveis, vidro, aço inoxidável e até em um caneco de chopp.
Produzindo uma saída de 2,4 volts, as diversas baterias apresentaram um rendimento muito parecido, variando no máximo 10% entre os diversos substratos sobre os quais foram aplicadas.
Receita de bateria
A composição das tintas para cada camada lembra um livro de receitas culinárias.
A primeira, o coletor de corrente positiva, é uma mistura de nanotubos de carbono de parede simples com partículas de negro de fumo, tudo disperso em N-metilpirrolidona.
A segunda, o catodo, contém óxido de lítio-cobalto, nanotubos de carbono e pó de grafite ultrafino (UFG) em uma solução ligante.
A terceira camada, a tinta separadora, foi feita com polímero de resina Kynar Flex, PMMA e dióxido de silício disperso em um solvente.
A quarta, o anodo, é uma mistura de óxido de titânio e lítio e pó de grafite ultrafino em um ligante.
A camada final, o coletor de corrente negativa, é uma tinta condutora de cobre, disponível comercialmente, diluída com etanol.
Bateria e energia solar
"O mais difícil foi obter uma estabilidade mecânica, e a camada separadora desempenhou um papel crucial," conta Singh, que aproveitou sua experiência com a pintura de supercapacitores.
Ela fez os testes usando células solares para carregar e recarregar as baterias.
Uma bateria completa, composta por 9 células paralelas, depois de totalmente carregada, alimentou 40 LEDs por mais de 6 horas, com uma corrente de cerca de 40 mA.
Como as baterias impressas são pequenas e de baixa potência, a pesquisadora antevê a combinação célula solar/bateria de pintar como promissora para a colheita de energia, em dispositivos que devem funcionar autonomamente por longos períodos.
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