Bateria de zinco recarrega em segundos usando células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/08/2022

Esquema da bateria autorrecarregável é fina e flexível, ideal para aparelhos portáteis e vestíveis.
[Imagem: Jinxin Bi et al. - 10.1016/j.ensm.2022.06.043]

Bateria recarregada com energia solar

Trinta segundos de luz solar poderão ser suficientes para injetar dezenas de minutos de carga nas baterias de futuros relógios inteligentes e outros aparelhos de pequeno porte.

Jinxin Bi e colegas da Universidade de Surrey, no Reino Unido, criaram uma bateria renovável e recarregável que sequer precisa ser ligada à tomada para ser recarregada.

Em vez disso, ela usa células solares de perovskita para recarregar uma bateria de íons de zinco, do mesmo tipo que recentemente empatou com as baterias de lítio em termos de capacidade de armazenamento de energia.

Quilo por quilo, as baterias de zinco-ar podem potencialmente armazenar cinco vezes mais energia do que as de íons de lítio, mas as baterias de zinco e manganês, como as deste novo protótipo, são atraentes por poderem ser finas e flexíveis.

"Esta tecnologia fornece uma estratégia promissora para o uso eficiente de energia limpa e permite que a eletrônica vestível seja operada continuamente sem carregamento plugado na rede. Nosso protótipo pode representar um passo à frente em como interagimos com equipamentos de vestir e outros dispositivos de internet das coisas, como monitores remotos de saúde em tempo real," disse Bi.

As camadas da bateria e das células solares são aplicadas por um sistema de jato de tinta.
[Imagem: Jinxin Bi et al. - 10.1016/j.ensm.2022.06.043]

Bateria de zinco-manganês

Tanto a bateria de zinco e manganês (Zn-MnO₂) quanto as células solares de perovskita foram fabricadas em camadas aplicadas por um sistema de jato de tinta e eletrodeposição, um sistema de baixo custo.

"A microbateria de zinco otimizada apresentou uma densidade de energia volumétrica ultra-alta de 148 mWh cm^-3 (16,3 µWh cm^-2) e uma densidade de potência de 55 W cm^-3 (6,1 mW cm^-2) na densidade de corrente de 400 C (5 mA cm^-2), permitindo compará-la com as microbaterias ou supercapacitores de última geração fabricados por métodos convencionais," escreveu a equipe.

São esses indicadores que permitem que essas baterias ultrafinas sejam carregadas rapidamente por células solares, compondo um sistema de autocarregamento capaz de oferecer autonomia energética para eletrônicos miniaturizados. O protótipo levou a carga da bateria a 100% em 10 segundos, provendo carga suficiente para alimentar sensores e uma luz de LED por quase uma hora.

"As características exclusivas do nosso sistema fotorrecarregável ultrarrápido podem promover amplas aplicações em internet das coisas vestíveis autoalimentadas, sistemas de energia autônomos e eletrônicos de emergência. Além disso, ele ampliará a percepção e a visão sobre como projetar a próxima geração de sistemas fotorrecarregáveis flexíveis miniaturizados," disse o professor Wei Zhang, coordenador da equipe.

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