Pesquisadores do MIT descobriram, recentemente, como melhorar a densidade de energia das baterias não recarregáveis. Os especialistas dizem que isso pode permitir um aumento de até 50% na vida útil, ou uma redução correspondente no tamanho e peso para uma determinada quantidade de energia ou capacidade de energia, além de melhorar a segurança, com pouco ou nenhum aumento no custo.
De acordo com a publicação do MIT News, as novas descobertas, que envolvem a substituição do eletrólito de bateria convencionalmente inativo por um material ativo para fornecimento de energia, foram relatadas recentemente na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, pelo estudante de pós-graduação Alejandro Sevilla, professor associado de engenharia mecânica Betar Gallant, e quatro outros no MIT e Caltech.
Substituir a bateria de um marcapasso ou outro implante médico requer um procedimento cirúrgico, portanto, qualquer aumento na longevidade de suas baterias pode ter um impacto significativo na qualidade de vida do paciente, diz Gallant. As baterias primárias são usadas para essas aplicações essenciais porque podem fornecer cerca de três vezes mais energia para um determinado tamanho e peso do que as baterias recarregáveis.
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Essa diferença de capacidade, diz Gao, torna as baterias primárias “críticas para aplicações em que o carregamento não é possível ou é impraticável”. Os novos materiais funcionam à temperatura do corpo humano, por isso seriam adequados para implantes médicos. Além de dispositivos implantáveis, com maior desenvolvimento para fazer com que as baterias operem com eficiência em temperaturas mais baixas, as aplicações também podem incluir sensores em dispositivos de rastreamento para remessas, por exemplo, para garantir que os requisitos de temperatura e umidade para remessas de alimentos ou medicamentos sejam mantidos adequadamente durante o transporte. Ou podem ser usados em veículos aéreos ou subaquáticos operados remotamente que precisam permanecer prontos para implantação por longos períodos.
As baterias dos marcapassos geralmente duram de cinco a 10 anos, e ainda menos se exigirem funções de alta voltagem, como desfibrilação. No entanto, para essas baterias, diz Gao, a tecnologia é considerada madura e “não houve grandes inovações em química celular fundamental nos últimos 40 anos”.
A chave para a inovação da equipe é um novo tipo de eletrólito - o material que fica entre os dois pólos elétricos da bateria, o cátodo e o ânodo, e permite que os portadores de carga passem de um lado para o outro. Usando um novo composto líquido fluorado, a equipe descobriu que poderia combinar algumas das funções do cátodo e do eletrólito em um composto, chamado católito. Isso permite economizar muito do peso das baterias primárias típicas, diz Gao.
Vida útil por mais de um ano
As novas células também fornecem melhorias de segurança em relação a outros tipos de produtos químicos propostos que usariam materiais católitos tóxicos e corrosivos, o que sua fórmula não faz, diz Gallant. E testes preliminares demonstraram uma vida útil estável por mais de um ano, uma característica importante para as baterias primárias.
Até agora, a equipe ainda não alcançou, experimentalmente, a melhoria total de 50% na densidade de energia prevista por sua análise. Eles demonstraram uma melhoria de 20%, o que por si só seria um ganho importante para algumas aplicações, diz Gallant.
O design da própria célula ainda não foi totalmente otimizado, mas os pesquisadores podem projetar o desempenho da célula com base no desempenho do próprio material ativo. “Podemos ver que o desempenho projetado no nível da célula quando ampliado pode atingir cerca de 50% mais do que o CF x célula”, diz ela. Atingir esse nível experimentalmente é o próximo objetivo da equipe.
