A menor bateria do mundo tem o tamanho de um grão de sal

Cientistas da Universidade de Tecnologia de Chemnitz, na Alemanha, desenvolveram uma microbateria capaz de alimentar um computador do tamanho de um grão de areia. O dispositivo pode ser usado para energizar sensores biocompatíveis embutidos no corpo humano, por exemplo.

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Atualmente, vários problemas impedem a popularização dos aparelhos microeletrônicos, entre eles está o fato de não haver baterias compatíveis com suas dimensões submilimétricas, dificultando a operação de dispositivos inteligentes por falta de uma fonte de energia confiável.

“Nossos resultados mostram um desempenho encorajador de armazenamento de energia na escala abaixo do milímetro quadrado. O mais interessante é que ainda há um enorme potencial de otimização para essa tecnologia, podendo criar microbaterias muito mais fortes no futuro”, explica o professor de nanoeletrônica Oliver Schmidt.

Menor bateria do mundo

O processo de miniaturização de baterias em escala submilimétrica pode ser otimizado com o desenvolvimento dos chamados “métodos de colheita” para gerar eletricidade. Nessa abordagem, microgeradores termoelétricos convertem calor em eletricidade, mas sua potência de saída é muito baixa para alimentar chips do tamanho de um grão de areia.

Baterias compactas com alta densidade de energia, como aquelas de relógio, em formato de botão, são fabricadas usando química úmida, com os materiais de eletrodos e aditivos processados em uma pasta e revestidos em uma folha de metal. Mesmo assim, elas permanecem muito maiores do que um milímetro quadrado.

Para contornar esse problema, os cientistas fabricaram uma bateria em camadas, revestindo superfícies finas de materiais poliméricos, metálicos e dielétricos em uma pastilha semicondutora — um processo semelhante ao usado pela Tesla para fabricar as baterias para seus carros elétricos.

Rolo suíço

Nesse sistema conhecido como rolo suíço ou micro-origami, a tensão mecânica é liberada durante o relaxamento das camadas finas que, em seguida, voltam automaticamente a se enrolar assumindo uma estrutura cilíndrica do tamanho de um grão de sal, com uma área útil de menos de um milímetro quadrado.

Com isso, nenhuma força externa é necessária para criar uma microbateria com densidade energética mínima de 100 microwatts-hora por centímetro quadrado. Usando esse método, a equipe fabricou dispositivos recarregáveis capazes de alimentar os menores chips de computador do mundo por aproximadamente 10 horas.

“Essa pequena bateria tem um grande potencial para futuras tecnologias de sensores e atuadores micro e nanoeletrônicos, podendo ser aplicadas em áreas como a Internet das Coisas, implantes médicos miniaturizados, sistemas microrrobóticos e eletrônica ultraflexível”, encerra o professor Oliver Schmidt.

Fonte: Chemnitz University of Technology