Os cientistas fizeram uma bateria de lítio elástica que você pode dobrar, cortar ou esfaquear

As baterias de íons de lítio que alimentam tudo, desde smartphones a carros elétricos, geralmente são embalados em gabinetes rígidos e selados que impedem as tensões de danificar seus componentes e impedem que o ar entre em contato com seus eletrólitos inflamáveis ​​e tóxicos. É difícil usar baterias como essa em robôs macios ou vestíveis; portanto, uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley construiu uma bateria flexível, não tóxica e de geléia que poderia sobreviver à flexão, torcer e até cortar com uma navalha.

Enquanto as baterias flexíveis usando eletrólitos de hidrogel já foram alcançadas antes, eles vieram com desvantagens significativas. “Todas essas baterias poderiam (apenas) operar (por) por um curto período de tempo, às vezes algumas horas, às vezes alguns dias”, diz Liwei Lin, professor de engenharia mecânica da UC Berkeley e autor sênior do estudo. A bateria construída por sua equipe sofreu 500 ciclos completos de carga – com tantos quanto as baterias na maioria dos smartphones são projetados.

Poder na água

“As baterias atuais exigem um pacote rígido porque o eletrólito que eles usam é explosivo, e uma das coisas que queríamos fazer era uma bateria que seria segura para operar sem esse pacote rígido”, disse Lin à ARS. Infelizmente, a embalagem flexível feita de polímeros ou outros materiais elásticos pode ser facilmente penetrada por ar ou água, o que reagirá com eletrólitos padrão, gerando muito calor, potencialmente resultando em incêndios e explosões. É por isso que, em 2017, os cientistas começaram a experimentar com eletrólitos de hidrogel quase-sólido.

Esses hidrogéis foram feitos de uma rede de polímero que lhes dava forma, reticuladores como bórax ou ligações de hidrogênio que mantinham essa rede unidas, uma fase líquida feita de água e sal ou outros aditivos eletrolíticos que fornecem íons que se moviam pelo gel aquoso à medida que a bateria carregava ou descarregava.

Mas hidrogéis como esse tiveram seu próprio quinhão de questões. A primeira era uma janela de estabilidade eletroquímica bastante estreita – uma zona segura de tensão a que a bateria pode ser exposta. “Isso realmente limita quanta tensão sua bateria pode produzir”, diz Peisheng He, pesquisador do UC Berkeley Sensor and Atuator Center e principal autor do estudo. “Atualmente, as baterias geralmente operam em 3,3 volts, portanto a janela de estabilidade deve ser maior que isso, provavelmente quatro volts, algo assim.” A água, que era a base desses eletrólitos de hidrogel, normalmente dividiu -se em hidrogênio e oxigênio quando exposto a cerca de 1,2 volts. Esse problema foi resolvido usando água salgada altamente concentrada carregada com sais de lítio altamente fluorados, o que tornou menos provável de quebrar. Mas isso levou os pesquisadores diretamente a questões de segurança, pois os sais de lítio fluorados são altamente tóxicos para os seres humanos.