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Como funciona uma bateria de nanofio

Projeto inovador, que deve estar disponível para o público nos próximos 2 anos, resultaria em duração de 8 a 10 vezes maior em celulares, computadores portáteis e outros aparelhos.

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Como funciona uma bateria de nanofioUma bateria de nanofio armazena produtos químicos com base no modelo lítio-íon, desenvolvido pela primeira vez em 2007 na Universidade de Stanford, nos EUA. Ainda está em fase de aperfeiçoamento, com vendas ao público previstas para os próximos 2 anos.

A tecnologia utiliza uma matriz de muitos nanofios de silício ligados numa escala de bilionésimo de um metro, situado no fim tensão negativa da bateria. Este avanço na ciência dos materiais aumentou a densidade de armazenamento entre 8 a 10 vezes maior que a bateria convencional de lítio-íon, o que resultaria em duração de 8 a 10 vezes maior em celulares, computadores portáteis e outros aparelhos.

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Os princípios por trás desse avanço têm facilitado uma pesquisa semelhante no Sandia National Laboratories, também nos EUA, desde 2010, em que um anodo de silício formado por apenas um nanofio é usado. Este nanofio tem 100 nanômetros de largura e cerca de 10.000 nanômetros de comprimento, ou 0,01 milímetros.

O objetivo da bateria, que é feita com um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), é pesquisar capacidades ainda maiores da tecnologia. Há também planos que ela sirva como uma fonte de energia extremamente pequena para implantes médicos, bem como outros dispositivos de potência microeletrônica.

Seu desenvolvimento é visto como revolucionário, embora apresente alguns inconvenientes.

Uma vez que a área da superfície dos nanofios combinados é muito maior do que a área que um ânodo de grafite numa bateria comum, após um período de várias fases de recarga, os nanofios começam a adquirir uma interfase sólida de eletrólito (SEI). Este é um tipo de revestimento químico que restringe a capacidade de corrente do ânodo de nanofios de silício.

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Essa limitação pode resultar em uma queda rápida de energia com a idade da bateria, embora pesquisas apontem que elas podem ser recarregadas praticamente a 80% dos níveis completos pelo menos 250 vezes e o objetivo é atingir um nível de recarga de 3.000 vezes em produtos que serão comercializados.

Estudos sobre baterias à base de silício já existem há mais de trinta anos. Problemas práticos com o inchaço do silício têm limitado a utilidade da ideia até a invenção dos nanofios. O pesquisador líder do projeto na Universidade de Stanford, Dr. Cui Yi, tem desenvolvido a bateria de nanofio, pelo menos desde 2007. Agora, estuda-se a possibilidade de produção em larga escala para o uso de nanofios de carbono de silício, que não requerem altas temperaturas para crescer, como o silício puro.

A bateria de nanofio também é vista como um desenvolvimento chave para carros elétricos, uma vez que tem taxas muito mais rápidas de carga, tanto devido à maior área de superfície dos nanofios propriamente ditos e devido à utilização de silício na sua estrutura química.

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