p (Phys.org) - Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Bourns College of Engineering da Riverside criou uma bateria de íon de lítio que supera o padrão atual da indústria em três vezes. O material chave:areia. Sim, areia. p "Este é o Santo Graal - um custo baixo, não tóxico, maneira ambientalmente correta de produzir ânodos de bateria de íon de lítio de alto desempenho, "disse Zachary Favors, um estudante de pós-graduação que trabalha com Cengiz e Mihri Ozkan, ambos professores de engenharia na UC Riverside.

p A ideia surgiu na Favors há seis meses. Ele estava relaxando na praia depois de surfar em San Clemente, Califórnia, quando ele pegou um pouco de areia, deu uma olhada de perto e viu que era feito principalmente de quartzo, ou dióxido de silício.

p Sua pesquisa está centrada na construção de melhores baterias de íon de lítio, principalmente para eletrônicos pessoais e veículos elétricos. Ele está focado no ânodo, ou o lado negativo da bateria. Grafite é o material padrão atual para o ânodo, mas, à medida que a eletrônica se tornou mais poderosa, a capacidade de aprimoramento do grafite foi virtualmente esgotada.

p Os pesquisadores agora estão focados no uso de silício em nanoescala, ou bilionésimos de um metro, nível como um substituto para o grafite. O problema com o silício em nanoescala é que ele se degrada rapidamente e é difícil de produzir em grandes quantidades.

p Os favores se propuseram a resolver esses dois problemas. Ele pesquisou areia para encontrar um local nos Estados Unidos onde seja encontrada uma alta porcentagem de quartzo. Isso o levou ao reservatório de Cedar Creek, leste de Dallas, onde ele cresceu.

p Areia na mão, ele voltou para o laboratório na UC Riverside e transformou-o na escala nanométrica, seguido por uma série de etapas de purificação, mudando sua cor de marrom para branco brilhante, semelhante em cor e textura ao açúcar de confeiteiro.

p Depois disso, ele moeu sal e magnésio, ambos os elementos muito comuns encontrados dissolvidos na água do mar no quartzo purificado. O pó resultante foi então aquecido. Com o sal atuando como um absorvedor de calor, o magnésio trabalhou para remover o oxigênio do quartzo, resultando em silício puro.

p A equipe de Ozkan ficou satisfeita com o andamento do processo. E eles também encontraram uma surpresa positiva adicional. O nano-silício puro formado em uma esponja de silício 3-D muito porosa como a consistência. Essa porosidade provou ser a chave para melhorar o desempenho das baterias construídas com o nano-silício.

p O melhor desempenho pode significar a expansão da expectativa de vida das baterias de veículos elétricos à base de silício em até 3 vezes ou mais, o que seria significativo para os consumidores, considerar a substituição de baterias custa milhares de dólares. Para telefones celulares ou tablets, pode significar ter que recarregar a cada três dias, em vez de todos os dias.

p As descobertas acabaram de ser publicadas em um jornal, "Síntese escalável de nano-silício da areia da praia para baterias de íon de lítio de longa duração, "na revista Nature Relatórios Científicos . Além de Favors e Ozkan's, os autores foram:Wei Wang, Baía de Hamed Hosseini, Zafer Mutlu, Kazi Ahmed e Chueh Liu. Todos os cinco são alunos de pós-graduação que trabalham nos laboratórios de Ozkan.

p Agora, a equipe de Ozkan está tentando produzir grandes quantidades de areia de praia de nano-silício e está planejando mudar de baterias do tamanho de moedas para baterias do tamanho de bolsas que são usadas em telefones celulares.