p A equipe de pesquisadores de Markus Niederberger na ETH usou materiais elásticos para desenvolver uma bateria que pode ser dobrada, esticado e torcido. Para aplicações em dispositivos eletrônicos flexíveis, este é exatamente o tipo de bateria de que precisam. p A indústria de eletrônicos de hoje está cada vez mais se concentrando em computadores ou smartphones com telas que podem ser dobradas ou enroladas. Os itens de roupa inteligentes usam microdispositivos ou sensores vestíveis para monitorar as funções corporais, por exemplo. Contudo, todos esses dispositivos precisam de uma fonte de energia, que geralmente é uma bateria de íon de lítio. Infelizmente, baterias comerciais são normalmente pesadas e rígidas, tornando-o fundamentalmente inadequado para aplicações em eletrônicos flexíveis ou têxteis.

p Um remédio para esse problema está sendo criado por Markus Niederberger, Professor de Materiais Multifuncionais na ETH Zurique, e sua equipe. Os pesquisadores desenvolveram um protótipo para uma bateria de película fina flexível que pode ser dobrada, esticado e até torcido sem interromper o fornecimento de energia.

p O que torna esta nova bateria especial é seu eletrólito - a parte da bateria pela qual os íons de lítio se movem quando a bateria é carregada ou descarregada. Este eletrólito foi descoberto pelo aluno de doutorado da ETH Xi Chen, autor principal do estudo que apareceu recentemente na revista científica Materiais avançados .

p Empregando sistematicamente componentes dobráveis

p Seguindo o design de baterias comerciais, este novo tipo de bateria é construído em camadas, como um sanduíche. Contudo, é a primeira vez que os pesquisadores usaram componentes flexíveis para manter toda a bateria dobrável e esticável. "A data, ninguém empregou componentes exclusivamente flexíveis de forma tão sistemática como nós na criação de uma bateria de íon-lítio, "Niederberger diz.

p Os dois coletores de corrente para o ânodo e o cátodo consistem em compósito de polímero dobrável que contém carbono eletricamente condutor e que também serve como revestimento externo. Na superfície interna do compósito, os pesquisadores aplicaram uma fina camada de flocos de prata micronsized. Devido à forma como os flocos se sobrepõem como telhas, eles não perdem contato um com o outro quando o elastômero é esticado. Isso garante a condutividade do coletor de corrente mesmo se for submetido a extensos esforços. E no caso de os flocos de prata de fato perderem contato uns com os outros, a corrente elétrica ainda pode fluir através do composto contendo carbono, embora mais fracamente.

p Com a ajuda de uma máscara, os pesquisadores então pulverizaram pó de ânodo e cátodo em uma área precisamente definida da camada de prata. O cátodo é composto de óxido de lítio-manganês e o ânodo é de óxido de vanádio.

p Eletrólito de gel à base de água

p Na etapa final, os cientistas empilharam os dois coletores de corrente com os eletrodos aplicados um em cima do outro, separados por uma camada de barreira semelhante a uma moldura de imagem, enquanto a lacuna na moldura foi preenchida com o gel de eletrólito.

p Niederberger enfatiza que este gel é mais amigo do ambiente do que os eletrólitos comerciais:"O eletrólito líquido nas baterias de hoje é inflamável e tóxico." Em contraste, o eletrólito em gel que seu aluno de doutorado Chen desenvolveu contém água com uma alta concentração de um sal de lítio, que não só facilita o fluxo de íons de lítio entre o cátodo e o ânodo enquanto a bateria está carregando ou descarregando, mas também impede a decomposição eletroquímica da água.

p Os cientistas juntaram as várias partes de seu protótipo com adesivo. "Se quisermos comercializar a bateria comercialmente, teremos que encontrar outro processo que irá mantê-lo selado por um longo período de tempo, "Niederberger diz.

p Numerosas aplicações potenciais

p Mais e mais aplicativos para uma bateria como essa estão surgindo a cada dia. Fabricantes conhecidos de telefones celulares estão competindo entre si para produzir dispositivos com telas dobráveis. Outras possibilidades incluem monitores roláveis ​​para computadores, smartwatches e tablets, ou têxteis funcionais que contêm componentes eletrônicos dobráveis ​​- e todos eles exigem uma fonte de alimentação flexível. "Por exemplo, você poderia costurar nossa bateria direto na roupa, "Niederberger diz. O que é importante é, no caso de vazamento da bateria, para garantir que os líquidos que saem não causam danos. É aqui que o eletrólito da equipe oferece uma vantagem considerável.

p Contudo, Niederberger ressalta que mais pesquisas são necessárias para otimizar a bateria flexível antes de pensar em comercializá-la. Sobre tudo, a equipe precisa aumentar a quantidade de material do eletrodo que pode conter. Um novo aluno de doutorado começou recentemente a refinar a fonte de alimentação extensível. O inventor do protótipo inicial, Xi Chen, voltou para sua terra natal, a China, após concluir sua tese de doutorado para conseguir um novo emprego - como consultor para a indústria de baterias.