p (PhysOrg.com) - Acontece que você posso ser muito fino - especialmente se você for uma bateria em nanoescala. Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, a Universidade de Maryland, College Park, e Sandia National Laboratories construíram uma série de baterias de nanofios para demonstrar que a espessura da camada de eletrólito pode afetar drasticamente o desempenho da bateria, efetivamente definindo um limite inferior para o tamanho das pequenas fontes de energia. Os resultados são importantes porque o tamanho e o desempenho da bateria são essenciais para o desenvolvimento de MEMS autônomos - máquinas microeletromecânicas - que têm aplicações potencialmente revolucionárias em uma ampla gama de campos. p Dispositivos MEMS, que pode ser tão pequeno quanto dezenas de micrômetros (ou seja, cerca de um décimo da largura de um cabelo humano), foram propostas para muitas aplicações em medicina e monitoramento industrial, mas geralmente precisam de um pequeno de longa vida, bateria de carregamento rápido para fonte de alimentação. A tecnologia de bateria atual torna impossível construir essas máquinas muito menores do que um milímetro - a maior parte do qual é a própria bateria - o que torna os dispositivos terrivelmente ineficientes.

p O pesquisador do NIST, Alec Talin e seus colegas criaram uma verdadeira floresta de minúsculas - cerca de 7 micrômetros de altura e 800 nanômetros de largura - baterias de íon de lítio de estado sólido para ver o quão pequenas elas poderiam ser feitas com os materiais existentes e para testar seu desempenho.

p Começando com nanofios de silício, os pesquisadores depositaram camadas de metal (para um contato), material catódico, eletrólito, e materiais de ânodo com várias espessuras para formar as baterias em miniatura. Eles usaram um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) para observar o fluxo de corrente através das baterias e observar como os materiais dentro delas mudam à medida que são carregados e descarregados.

p A equipe descobriu que quando a espessura do filme de eletrólito cai abaixo de um limite de cerca de 200 nanômetros, os elétrons podem saltar a borda do eletrólito em vez de fluir através do fio para o dispositivo e para o cátodo. Os elétrons que percorrem o caminho curto através do eletrólito - um curto-circuito - fazem com que o eletrólito se quebre e a bateria descarregue rapidamente.

p “O que não está claro é exatamente por que o eletrólito se quebra, ”Diz Talin. “Mas o que está claro é que precisamos desenvolver um novo eletrólito se quisermos construir baterias menores. O material predominante, LiPON, simplesmente não funcionará nas espessuras necessárias para fazer baterias recarregáveis ​​de alta densidade de energia práticas para MEMS autônomos ”.