p Pesquisadores da Rice University e da Université catholique de Louvain, Bélgica, desenvolveram uma maneira de fazer componentes flexíveis para baterias recarregáveis ​​de íon-lítio (LI) de silício descartado. p O cientista do laboratório de materiais do Rice, Pulickel Ajayan, criou florestas de nanofios de silício de alto valor, mas difícil de reciclar. O silício absorve 10 vezes mais lítio do que o carbono comumente usado em baterias LI, mas porque se expande e se contrai à medida que carrega e descarrega, ele quebra rapidamente.

p O laboratório de Ajayan relata esta semana no periódico Proceedings of the National Academy of Science sobre sua técnica para fazer nanofios cuidadosamente dispostos envoltos em cobre condutor de eletricidade e eletrólito de polímero condutor de íons em um ânodo. O material dá aos nanofios o espaço para crescer e encolher conforme necessário, o que prolonga sua utilidade. O eletrólito também serve como um espaçador eficiente entre o ânodo e o cátodo.

p Transformar resíduos em baterias deve ser um processo escalonável, disse Ajayan, Rice's M. e Mary Greenwood Anderson Professores em Engenharia Mecânica e Ciência de Materiais e de Química. Os pesquisadores esperam que seus dispositivos sejam um passo em direção a uma nova geração de sistemas flexíveis, eficiente, baterias baratas que podem se adaptar a qualquer formato.

p Co-autores principais Arava Leela Mohana Reddy, um cientista pesquisador do Rice, e Alexandru Vlad, um ex-pesquisador associado da Rice e agora um pesquisador de pós-doutorado na Université catholique de Louvain, foram capazes de puxar várias camadas do compósito ânodo / eletrólito de um único wafer descartado. Amostras do material feito na Rice parecem tiras de fita adesiva branca ou bandagens.

p Eles usaram um processo estabelecido, litografia de nanosfera coloidal, para fazer uma máscara de corrosão de silício espalhando grânulos de poliestireno suspensos em um líquido sobre um wafer de silício. As contas no wafer se auto-montaram em uma grade hexagonal - e permaneceram no lugar quando encolheram quimicamente. Uma fina camada de ouro foi pulverizada e o poliestireno removido, que deixou uma máscara de ouro fino com orifícios espaçados uniformemente no topo da bolacha. "Poderíamos fazer isso em wafers do tamanho de uma pizza em nenhum momento, "Vlad disse.

p A máscara foi usada em corrosão química assistida por metal, em que o silício se dissolvia onde tocava o metal. Com o tempo, em um banho químico, o catalisador de metal afundaria no silício e deixaria milhões de nanofios uniformemente espaçados, 50 a 70 mícrons de comprimento, cutucando os buracos.

p Os pesquisadores depositaram uma fina camada de cobre nos nanofios para melhorar sua capacidade de absorver lítio e, em seguida, infundiram a matriz com um eletrólito que não apenas transportou íons para os nanofios, mas também serviu como um separador entre o ânodo e um cátodo aplicado posteriormente.

p "A gravação não é um processo novo, "Disse Reddy." Mas o gargalo para aplicações de bateria sempre foi tirar os nanofios do wafer de silício porque, puro, nanofios autônomos se desintegram rapidamente. "O eletrólito envolve a matriz de nanofios em uma matriz flexível e facilita sua remoção." Basta tocá-lo com a lâmina de barbear e ele se solta imediatamente, "disse ele. A máscara é deixada no wafer imperturbado para gravar um novo ânodo.

p Quando combinado com um coletor de corrente spray-on de um lado e um catodo e coletor de corrente do outro, a bateria resultante mostrou-se promissora, pois fornecia 150 miliamperes / hora por grama com pouca degradação em 50 ciclos de carga / descarga. Os pesquisadores estão trabalhando para aprimorar essas qualidades e testando os ânodos em configurações de bateria padrão.

p "A novidade da abordagem está em sua simplicidade inerente, "Disse Reddy." Esperamos que o presente processo forneça uma solução para o gerenciamento de resíduos eletrônicos, permitindo uma nova vida útil para os chips de silício. "