Baterias de celulares com vida útil até três vezes maior do que a tecnologia atual podem ser uma realidade graças a uma inovação liderada por engenheiros da RMIT University.
Em vez de descartar as baterias após dois ou três anos, poderíamos ter baterias recicláveis que duram até nove anos, diz a equipe, usando ondas sonoras de alta frequência para remover a ferrugem que inibe o desempenho da bateria.
Apenas 10% das baterias portáteis usadas, inclusive para telefones celulares, são coletadas para reciclagem na Austrália, o que é baixo para os padrões internacionais. Os 90% restantes das baterias vão para aterros sanitários ou são descartados de forma incorreta, o que causa danos consideráveis ao meio ambiente.
O alto custo de reciclagem de lítio e outros materiais de baterias é uma grande barreira para a reutilização desses itens, mas a inovação da equipe pode ajudar a enfrentar esse desafio.
A equipe está trabalhando com um nanomaterial chamado MXene, uma classe de materiais que, segundo eles, promete ser uma alternativa interessante ao lítio para baterias no futuro.
Leslie Yeo, Distinguished Professor of Chemical Engineering e principal pesquisadora sênior, disse que o MXene era semelhante ao grafeno com alta condutividade elétrica.
“Ao contrário do grafeno, os MXenes são altamente adaptáveis e abrem toda uma gama de possíveis aplicações tecnológicas no futuro”, disse Yeo, da Escola de Engenharia da RMIT.
O grande desafio do uso do MXene era que ele enferrujava facilmente, inibindo assim a condutividade elétrica e tornando-o inutilizável, disse ele.
“Para superar esse desafio, descobrimos que as ondas sonoras em uma determinada frequência removem a ferrugem do MXene, restaurando-o próximo ao seu estado original”, disse Yeo.
A inovação da equipe pode um dia ajudar a revitalizar as baterias MXene a cada poucos anos, estendendo sua vida útil em até três vezes, disse ele.
“A capacidade de prolongar a vida útil do MXene é fundamental para garantir seu potencial de uso em peças eletrônicas comercialmente viáveis”, disse Yeo.
A pesquisa é publicada em Natureza Comunicações.
Como funciona a inovação
O co-autor principal, Hossein Alijani, candidato a PhD, disse que o maior desafio com o uso do MXene foi a ferrugem que se forma em sua superfície em um ambiente úmido ou quando suspenso em soluções aquosas.
“O óxido de superfície, que é a ferrugem, é difícil de remover, especialmente neste material, que é muito, muito mais fino que um fio de cabelo humano”, disse Alijani, da Escola de Engenharia da RMIT.
“Os métodos atuais usados para reduzir a oxidação dependem do revestimento químico do material, o que limita o uso do MXene em sua forma nativa.
“Neste trabalho, mostramos que expor um filme MXene oxidado a vibrações de alta frequência por apenas um minuto remove a ferrugem do filme. Esse procedimento simples permite recuperar seu desempenho elétrico e eletroquímico.”
As aplicações potenciais do trabalho da equipe
A equipe diz que seu trabalho para remover a ferrugem do Mxene abre as portas para que o nanomaterial seja usado em uma ampla gama de aplicações em armazenamento de energia, sensores, transmissão sem fio e remediação ambiental.
O professor associado Amgad Rezk, um dos principais pesquisadores seniores, disse que a capacidade de restaurar rapidamente materiais oxidados a um estado quase primitivo representou uma virada de jogo em termos de economia circular.
“Materiais usados em eletrônicos, incluindo baterias, geralmente sofrem deterioração após dois ou três anos de uso devido à formação de ferrugem”, disse Rezk da Escola de Engenharia da RMIT.
“Com nosso método, podemos potencialmente estender a vida útil dos componentes da bateria em até três vezes.”
Próximos passos
Embora a inovação seja promissora, a equipe precisa trabalhar com a indústria para integrar seu dispositivo acústico aos sistemas e processos de fabricação existentes.
A equipe também está explorando o uso de sua invenção para remover camadas de óxido de outros materiais para aplicações em detecção e energia renovável.
“Estamos ansiosos para colaborar com parceiros da indústria para que nosso método de remoção de ferrugem possa ser ampliado”, disse Yeo.
Com informações de Science Daily.
