Bateria que pode ser aplicada como tinta

Agência FAPESP – Cientistas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, desenvolveram um tipo de bateria que pode ser pintada na maioria das superfícies.

A bateria de íons de lítio é recarregável e é aplicada como se fosse tinta em spray, em camadas, com cada camada representando os componentes de uma bateria convencional. A novidade foi publicada nesta quinta-feira (28/06) na Nature Scientific Reports.

“Com isso as embalagens tradicionais das pilhas e baterias dão lugar a uma abordagem muito mais flexível, que permite inúmeros tipos de novos designs e de possibilidades de integração com dispositivos elétricos e eletrônicos”, disse Pulickel Ajayan, professor de engenharia mecânica e química da Universidade Rice.

O grupo de Ajayan experimentou diversas alternativas para conseguir representar as cinco camadas de componentes em uma bateria: dois coletores de corrente, um cátodo, um ânodo e um separador polimérico.

Os materiais foram aplicados por ar comprimido em materiais como polímeros flexíveis, azulejos, vidro, aço inoxidável e até mesmo canecas de cerveja, para ver como se aderiam a cada substrato.

Em um dos experimentos, nove azulejos com baterias aplicadas foram conectados em paralelo. Em um deles os cientistas colocaram uma célula solar que convertia energia a partir das luzes do laboratório.

Quando totalmente carregadas tanto pelo painel solar como por uma corrente elétrica, as baterias foram capazes de alimentar uma série de LEDs que se acendiam formando a palavra “RICE” por seis horas, com uma voltagem regular de 2,4 volts.

A primeira camada, do coletor de corrente positivo, é uma mistura de nanotubos de carbono de parede única com partículas de carbono dispersas em N-metilpirrolidona, um composto químico. A segunda camada, o cátodo, contém óxido de lítio-cobalto, carbono e pó ultrafino de grafite.

A terceira camada é o separador polimérico, feito de uma resina (Kynar Flex), um termoplástico transparente (PMMA) e dióxido de silício. A quarta camada, o ânodo, é composta por óxido de titânio e lítio, e a quinta camada, uma tinta condutiva à base de cobre, diluída com etanol.

“O mais difícil foi atingir estabilidade mecânica. Nisso, o separador teve um papel fundamental. Verificamos que os nanotubos e as camadas do cátodo se aderiam muito bem, mas, se o separador não fosse estável, os nanotubos se desprenderiam da superfície. Adicionar o PMMM deu ao separador a adesão correta”, disse Neelam Singh, pesquisadora do grupo de Ajayan.

Os pesquisadores da Universidade Rice entraram com pedido de patente para a técnica, que eles pretendem continuar a estudar para que possa oferecer melhor rendimento e eventualmente ser lançada comercialmente.

O artigo Paintable Battery (doi: 10.1038/srep00481), de Pulickel Ajayan e outros, pode ser lido em www.nature.com/srep/2012/120628/srep00481/full/srep00481.html.