Energia

Baterias de lítio quase prontas para serem impressas

Baterias de lítio fabricadas por impressão 3D
A equipe testou o conceito construindo baterias em vários formatos. [Imagem: Christopher Reyes et al. - 10.1021/acsaem.8b00885]

Bateria por impressão 3D

A maioria das baterias de lítio no mercado vem em formas cilíndricas ou retangulares.

Por isso, quando um fabricante está projetando um produto - como um telefone celular - é necessário dedicar um certo tamanho e forma à bateria, o que nem sempre permite uma otimização do espaço ou a liberdade de design que os projetistas gostam.

A boa notícia é que está sendo desenvolvido um método para imprimir baterias de íons de lítio em 3D, permitindo que elas tenham praticamente qualquer formato.

Teoricamente, as tecnologias de impressão 3D podem fabricar um dispositivo inteiro, incluindo a bateria e componentes estruturais e eletrônicos, em praticamente qualquer formato. Na prática, contudo, os polímeros usados para impressão 3D, como o poli-ácido lático (PLA), não são condutores iônicos, criando um grande obstáculo para a impressão de baterias.

Christopher Reyes e seus colegas da Universidade Duke, nos EUA, conseguiram agora desenvolver um processo para imprimir baterias de íons de lítio completas e usando apenas uma impressora 3D barata.

Condutividades elétrica e iônica

Reyes aumentou a condutividade iônica do PLA infundindo o polímero com uma solução eletrolítica. Além disso, ele aumentou a condutividade elétrica da bateria, incorporando grafeno e nanotubos de carbono de paredes múltiplas no anodo e no catodo, respectivamente.

Para demonstrar o potencial da bateria impressa, a equipe imprimiu uma pulseira de LEDs e óculos de LCD com baterias de íons de lítio integradas - eles fabricaram tanto baterias planares, quanto circulares, do tipo botão.

Segundo Reyes, mantidas as devidas proporções volumétricas - a bateria impressa é muito fina -, a capacidade de sua primeira geração de baterias de lítio impressa em 3D é cerca de duas ordens de magnitude menor que a das baterias comerciais, o que ainda é muito baixo para um uso mais amplo.

No entanto, ele afirma já ter várias ideias para aumentar a capacidade, como substituir os materiais baseados em PLA por polímeros imprimíveis em 3D.

Bibliografia:

Three-Dimensional Printing of a Complete Lithium Ion Battery with Fused Filament Fabrication
Christopher Reyes, Rita Somogyi, Sibo Niu, Mutya A. Cruz, Feichen Yang, Matthew J. Catenacci, Christopher P. Rhodes, Benjamin J. Wiley
Applied Energy Materials
DOI: 10.1021/acsaem.8b00885




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