p Os pesquisadores da USC desenvolveram um novo projeto de bateria de íon-lítio que usa nanopartículas de silício porosas no lugar dos ânodos de grafite tradicionais para fornecer um desempenho superior. p As novas baterias - que podem ser usadas em qualquer coisa, de telefones celulares a carros híbridos - retêm três vezes mais energia do que designs comparáveis ​​à base de grafite e recarregam em 10 minutos. O design, atualmente sob uma patente provisória, pode estar disponível comercialmente dentro de dois a três anos.

p "É uma pesquisa empolgante. Ela abre as portas para o design das baterias de íon de lítio de próxima geração, "disse Chongwu Zhou, professor da Escola de Engenharia USC Viterbi, que liderou a equipe que desenvolveu a bateria. Zhou trabalhou com os alunos de pós-graduação da USC Mingyuan Ge, Jipeng Rong, Xin Fang e Anyi Zhang, bem como Yunhao Lu da Universidade de Zhejiang na China. Sua pesquisa foi publicada em Nano Research em janeiro.

p Os pesquisadores há muito tentam usar o silício, que é barato e tem um alto potencial de capacidade, em ânodos de bateria. (Os ânodos são onde a corrente flui para a bateria, enquanto os cátodos são onde a corrente flui.) O problema era que os projetos anteriores de ânodo de silício, que eram basicamente pequenas placas de material, quebrou devido ao inchaço e encolhimento repetidos durante os ciclos de carga / descarga e rapidamente se tornou inútil.

p Ano passado, A equipe de Zhou fez experimentos com nanofios de silício poroso com menos de 100 nanômetros de diâmetro e apenas alguns mícrons de comprimento. Os minúsculos poros nos nanofios permitiram que o silício se expandisse e se contraísse sem quebrar, aumentando simultaneamente a área de superfície - o que, por sua vez, permite que os íons de lítio se difundam para dentro e para fora da bateria mais rapidamente, melhorando a performance.

p Embora as baterias funcionassem bem, os nanofios são difíceis de fabricar em massa. Para resolver o problema, A equipe de Zhou pegou nanopartículas disponíveis comercialmente - pequenas esferas de silício - e as gravou com os mesmos poros dos nanofios. As partículas funcionam de forma semelhante e podem ser feitas em qualquer quantidade desejada.

p Embora as baterias de nanopartículas de silício durem atualmente apenas 200 ciclos de recarga (em comparação com uma média de 500 para designs baseados em grafite), o projeto baseado em nanofio de silício mais antigo da equipe durou até 2, 000 ciclos, que foi relatado em Nano Lett em abril passado. O desenvolvimento do design de nanopartículas deve aumentar a vida útil da bateria, Zhou disse.

p "O método fácil que usamos pode gerar um impacto real nas aplicações de bateria em um futuro próximo, "Zhou disse.

p Pesquisas futuras do grupo se concentrarão em encontrar um novo material catódico com alta capacidade que se pareie bem com os nanofios de silício poroso e / ou nanopartículas de silício poroso para criar uma bateria completamente redesenhada.