IE, 14/01/2023
A bateria resolve um problema tecnológico de longa data que nenhum outro projeto de bateria jamais tratou.
As microbaterias têm um potencial incrível para alimentar microdispositivos, microrobôs e dispositivos médicos implantáveis. No entanto, até recentemente eles não eram muito eficientes, pois careciam de energia.
Agora, os pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign criaram uma microbateria de alta voltagem incomparável com qualquer projeto de bateria existente, de acordo com um comunicado de imprensa da instituição publicado na quinta-feira.
Desbloqueando o potencial de dispositivos menores
“Precisamos de baterias minúsculas poderosas para liberar todo o potencial dos dispositivos de microescala, melhorando as arquiteturas dos eletrodos e criando designs inovadores de baterias”, explicou o professor de ciência e engenharia de materiais Paul Braun (Cadeira Distinta em Engenharia da Grainger, diretor do Laboratório de Pesquisa de Materiais).
Um problema que os pesquisadores tiveram que superar foi que, à medida que as baterias se tornam menores, a embalagem domina o volume e a massa da bateria, enquanto a área do eletrodo se torna menor, resultando em reduções significativas de energia e potência.
Para superar esse problema, a equipe desenvolveu uma nova tecnologia de embalagem que usava os coletores de corrente de terminal positivo e negativo como parte da própria embalagem.
O resultado foram pequenas microbaterias que ainda produziam uma alta tensão operacional.
“Até o momento, as arquiteturas de eletrodos e projetos de células na escala micro-nano foram limitadas a projetos de alta densidade de energia que custaram a porosidade e a densidade de energia volumétrica. Nosso trabalho foi bem-sucedido em criar uma fonte de energia em microescala que exibe alta densidade de potência e densidade de energia volumétrica”, disse Arghya Patra (estudante de pós-graduação, MatSE, MRL, co-primeiro autor).
O desenvolvimento preenche a lacuna
Os pesquisadores observaram que o desenvolvimento reúne diversos setores e indústrias.
“Nosso trabalho preenche a lacuna de conhecimento na interseção da química de materiais, requisitos exclusivos de fabricação de materiais para configurações de microbateria planares densas em energia e nanomicroeletrônica aplicada que requer uma fonte de alimentação de alta tensão integrada para acionar microatuadores e micromotores”, Dr. Sungbong Kim (pós-doutorado, MatSE, atualmente professor assistente na Korea Military Academy, co-primeiro autor) acrescentou.
Em termos de aplicações, uma crucial pode ser alimentar microrrobôs do tamanho de insetos para obter informações valiosas durante desastres naturais, missões de busca e salvamento e em ambientes perigosos onde o acesso humano direto é impossível.
O coautor James Pikul (professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada da Universidade da Pensilvânia) destacou que “a alta tensão é importante para reduzir a carga eletrônica que um microrobô precisa carregar”.
“Isso significa que essas baterias permitem melhorias no nível do sistema além do aprimoramento da densidade de energia, para que os pequenos robôs possam viajar mais longe ou enviar informações mais críticas aos operadores humanos”, concluiu Pikul.
Baterias tão pequenas quanto 'poeira inteligente'
Os pesquisadores trabalham com microbaterias há muito tempo e tiveram sucesso com os dispositivos antes de produzir baterias pequenas o suficiente para serem usadas como “poeira inteligente”.
Em agosto de 2022, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chemnitz, na Alemanha, desenvolveu microbaterias do tamanho de grãos de arroz. Eles alegaram que sua invenção poderia ser usada no futuro para alimentar aplicativos avançados de IoT (Internet das coisas), como microssensores inteligentes e dispositivos de computação em escala milimétrica por meio de algo que chamaram de “poeira inteligente”, uma versão altamente avançada da IoT.
Esse tipo de "poeira" consistiria em dispositivos de micro e nanoescala que seriam distribuídos em todos os lugares, incluindo cidades, fábricas e florestas. Eles serviriam para monitorar as diferentes mudanças que acontecem ao nosso redor em tempo real.
O estudo foi publicado pela primeira vez na Cell Reports Physical Science.
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Fonte:https://interestingengineering.com/innovation/researchers-create-microbattery
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