Cientistas do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) desenvolveram uma bateria muito mais leve e flexível que as convencionais, tradicionalmente usadas em automóveis e na indústria. Para desenvolver um dispositivo com essas características, os cientistas trabalharam com nanopartículas de chumbo e carbono.
Os resultados foram publicados na Journal of Energy Storage de março. Um pedido de patente do dispositivo já foi submetido ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi).
Uma bateria menor, mais leve e flexível traz grandes vantagens sobre os concorrentes. Ela ocupa menos espaço e, portanto, poderá ser usada em aparelhos cada vez menores, sobretudo sendo flexível.
O dispositivo também é mais estável, trazendo mais eficiência à corrente. Além disso, é mais seguro porque é imune a vazamentos -- que muitas vezes causam explosões.
“Nosso protótipo substitui os tradicionais eletrodos metálicos de chumbo das baterias tradicionais por nanopartículas de chumbo fixadas em um tecido de carbono flexível, muito mais leve e condutor do que chumbo metálico”, explica o químico Almir Oliveira Neto, do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do Ipen, que liderou o projeto.
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Outra inovação do protótipo é o uso de um eletrólito sólido - uma membrana transportadora de prótons – no lugar do eletrólito líquido usado nas baterias de chumbo. Nas baterias usadas em carros elétricos, por exemplo, o eletrólito desempenha o papel de um elemento condutor de energia.
A membrana feita com polímeros deu flexibilidade ao sistema e o tornou mais leve. Além disso, a bateria é menos propensa a vazamentos e, portanto, mais segura. A ausência de líquidos também previne a corrosão interna, prolongado a vida útil do sistema.
O protótipo desenvolvido no Ipen tem 5 centímetros quadrados e 1,2 milímetro de espessura. Cada célula pesa apenas 0,73 grama e, em testes, teve a mesma eficiência energética de uma pilha de chumbo tradicional de 15 g.
Ou seja, a nova bateria é vinte vezes mais leve e teve o seu tamanho reduzido em 90%. Os cientistas destacam ainda a estabilidade da nova bateria, ou seja, a sua capacidade de carregar e descarregar sem perder a tensão elétrica.
Baterias de chumbo existem há 150 anos e são consideradas ainda hoje uma opção segura e de baixo custo. A desvantagem é que são pesadas e grandes, ocupando muito espaço. Uma bateria tradicional de chumbo pesa, em média, 14 quilos. Um modelo equivalente do novo dispositivo deve pesar, no máximo, dois quilos.
Como o dispositivo proposto pelo Ipen é flexível, em um futuro próximo, essa característica pode permitir o desenvolvimento de dispositivos moldados em outros formatos ou até dobráveis, o que pode servir a eletrônicos portáteis, dispositivos médicos, sensores e até satélites.
“Os estudos preliminares mostram que esse material possuí uma faixa muito grande de aplicação. Outros pesquisadores vão poder comprovar isso”, afirma Soares.
“Eles vão perceber que, utilizando os materiais estudados, existe uma variedade de aplicações no ganho e no armazenamento de energia, não só em baterias, mas em materiais leves, que podem servir tanto para a indústria de defesa aeroespacial e automobilística quanto a indústria de eletroportáteis”, complementa o pesquisador.