Bateria de grafeno multiplica bateria de lítio por 10 29/08/2012

Redação do Site Inovação Tecnológica

O papel de grafeno "explodido" mostrou-se perfeito como anodo das baterias de lítio, multiplicando seu rendimento por 10. [Imagem: Rensselaer/Koratkar]

Simplicidade revolucionária
Que tal uma bateria de íons de lítio, do tipo da que equipa seu celular e seu notebook, que possa ser recarregada em apenas um décimo do tempo?
Ou uma bateria com uma capacidade de disponibilizar sua carga 10 vezes mais rapidamente, por exemplo, permitindo que um veículo híbrido ou elétrico acelere rapidamente ao sair do semáforo?
Estas são as possibilidades abertas por um experimento realizado pela equipe do Dr. Nikhil Koratkar, do Instituto Politécnico Rensselaer, nos Estados Unidos.
O mais surpreendente é a simplicidade do mecanismo usado para alcançar essas marcas.
Os pesquisadores usaram folhas de grafeno, mas sem a preocupação de mantê-las puras ou isoladas.
Na verdade, tudo o que eles fizeram foi um belo estrago no seu amontoado de grafeno - o seu material básico foi na verdade o óxido de grafeno.
Mini-explosões
Depois de empilhar as folhas, fabricando uma espécie de papel de grafeno, eles dispararam um laser para literalmente detonar o grafeno, criando fissuras, trincas, poros e diversas outras imperfeições.

O papel de grafeno "explodiu", criando defeitos em sua estrutura (embaixo) e aumentando cinco vezes de espessura (em cima). [Imagem: Mukherjee et al./ACS Nano]

Em pequena escala, até mesmo um flash de máquina fotográfica foi suficiente para fazer o "estrago", mostrando as dificuldades que enfrentam os cientistas que dependem da pureza do grafeno para seu uso, por exemplo, na fabricação de transistores.
O resultado final é uma pasta de carbono perfeita para uso como anodo nas baterias de íons de lítio.
O papel de grafeno tem a espessura de uma folha de papel comum. Os defeitos são gerados quando o calor do laser, ou do flash, expulsam violentamente os átomos de oxigênio do óxido de grafeno.
Além de gerar inúmeros defeitos, as mini-explosões fazem o papel de grafeno literalmente inchar, aumentando sua espessura em cinco vezes.
Anodo de carbono
As baterias de íons de lítio já usam carbono como anodo, mas a preparação do material a partir do grafeno resultou em rendimentos multiplicados por 10 - no tempo de recarga (10 vezes menos) e na liberação da carga (10 vezes mais).
Como teste padrão para qualquer bateria de íons de lítio técnica e comercialmente viável, os pesquisadores submeteram seus protótipos a 1.000 ciclos de carga e recarga, e eles suportaram com louvor.
"A tecnologia das baterias de íons de lítio é magnífico, mas realmente prejudicada por sua densidade limitada e sua incapacidade de aceitar ou descarregar rapidamente grandes quantidades de energia. Utilizando o nosso papel de grafeno com defeitos na arquitetura da bateria, podemos ajudar a superar essa limitação," disse Koratkar.
Bibliografia:

Photothermally Reduced Graphene as High-Power Anodes for Lithium-Ion Batteries
Rahul Mukherjee, Abhay Varghese Thomas, Ajay Krishnamurthy, Nikhil Koratkar
ACS Nano
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nn303145j