Tecnologia Científica

Desenvolvimento de baterias recarrega¡veis ​​adesivas adesivas a  base de grafeno
As condia§aµes prévias dos dispositivos de armazenamento de energia vesta­vel são que eles devem ser capazes de mudar suas formas, além de mudar as formas do corpo e dos movimentos humanos, sendo flexa­veis, seguros de usar e proporcionando excel
Por Nanowerk News - 14/04/2020

Dr. Yoon Hana no Laborata³rio de Conversão de Energia e Materiais de Armazenamento do Instituto de Pesquisa Energanãtica da Coranãia (KIER, Presidente Kim Jong-nam), Professor Kim Young-Jin (Departamento de Engenharia Meca¢nica, Instituto Avana§ado de Ciência e Tecnologia da Coranãia) ) e o professor Kim Seungchul (Departamento de Engenharia a“ptica e Mecatra´nica da Universidade Nacional de Pusan) desenvolveram em conjunto micro-supercapacitores reconecta¡veis ​​(MSCs) usando eletrodos de grafeno induzido por laser altamente inchados.

Seus resultados de pesquisa são publicados no Chemical Engineering Journal ( "Micropseudocapacitores acopla¡veis ​​usando eletrodos de grafeno induzido por laser altamente inchados" ).

Ilustração conceitual: Baterias recarrega¡veis ​​reconecta¡veis ​​e flexa­veis disponí­veis
para uso em dispositivos flexa­veis / vesta­veis da próxima geração. (Imagem:
Instituto de Pesquisa Energanãtica da Coreia)

Amedida que aumentam as demandas por dispositivos vesta­veis mais leves e menores e por gadgets de IoT de alta funcionalidade, háuma crescente necessidade de novas tecnologias para coleta, armazenamento e gerenciamento de energia. Atualmente, os dispositivos vesta­veis e os produtos de IoT são cada vez mais aplicados a vários setores da sociedade. Portanto, os pesquisadores estãoativamente realizando atividades de P&D para desenvolver dispositivos de armazenamento de energia com funções adicionais além da fonte de alimentação.

As condições prévias dos dispositivos de armazenamento de energia vesta­vel são que eles devem ser capazes de mudar suas formas, além de mudar as formas do corpo e dos movimentos humanos, sendo flexa­veis, seguros de usar e proporcionando excelente durabilidade.

As baterias convencionais não eram flexa­veis, pois eram desenvolvidas para ter uma estrutura base cila­ndrica, prisma¡tica ou tipo bolsa e tinham densidades de energia limitadas. Portanto, eles tinham algumas limitações a serem aplicadas a produtos da próxima geração, como dispositivos vesta­veis ou microdispositivos que exigem alta flexibilidade, portabilidade e densidades de energia areal ou volumanãtrica.

No passado, os esforços de pesquisa e desenvolvimento para desenvolver dispositivos de armazenamento de energia para dispositivos vesta­veis eram principalmente usados ​​em baterias de filme fino de Li. As microbaterias de filme fino Li, que são fontes de energia disponí­veis comercialmente para microeletra´nica, sofrem ciclos de vida curtos, falhas abruptas, cinanãtica insta¡vel a baixa temperatura e apresentam preocupações de segurança quando associadas ao la­tio.

Recentemente, as MSCs estãoganhando muita atenção como dispositivos de armazenamento de energia da próxima geração para substituir as baterias de filme fino de Li. Em princa­pio, os supercapacitores eram semi-permanentes de usar e tinham muitos benefa­cios, como altas densidades de energia (10 vezes mais em comparação com baterias de a­on de la­tio), estabilidade, eficiência e taxas rápidas de carga / descarga.

No entanto, seu escopo de uso era um pouco limitado a certas áreas devido a uma baixa densidade de energia por carga (estimada em 1/10 das baterias Li). Comparados aos supercapacitores, os MSCs tem uma densidade de energia significativamente maior do que as baterias de la­tio e as densidades de energia são semelhantes ou atémaiores que as de seus rivais. Portanto, eles são considerados uma alternativa para dispositivos de armazenamento de energia ultrafinos de alto desempenho.

A equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso MSCs flexa­veis do tipo adesivo, que tinham uma estrutura flexa­vel e podem ser fixadas em qualquer lugar em objetos ousuperfÍcies usando lasers de pulso ultracurtos.

O laser de pulso ultrashort pode gerar instantaneamente forte intensidade para produzir eletrodos de grafeno altamente inchados . Ao impregnar compósitos de polímeros adesivos no interior do grafeno altamente inchado, os pesquisadores foram capazes de desenvolver MSCs do tipo adesivo com excelente desempenho e durabilidade dos eletrodos, mantendo a adesividade.

A dopamina, uma imitação funcional da protea­na adesiva do mexilha£o, foi introduzida como material de revestimento para as MSCs flexa­veis do tipo adesivo para melhorar o desempenho eletroqua­mico. Os grupos catecol na dopamina fornecem porções redox-ativas para eletrodos pseudocapacitivos. Ao fazer isso, eles foram capazes de desenvolver dispositivos flexa­veis de armazenamento de energia do tipo adesivo que apresentavam altas densidades de energia volumanãtrica semelhantes a s baterias de filme fino de la­tio com excelente densidade de potaªncia volumanãtrica, 13 vezes maior que a de seus colegas.

A Dra. Hana Yoon, da KIER, a principal pesquisadora deste estudo, disse: "Nossos MSCs flexa­veis do tipo adesivo são facilmente reconectados a dispositivos vesta­veis da próxima geração e dispositivos IoT e ecologicamente corretos. Espera-se que eles resolvam muitos obsta¡culos. tecnologias de armazenamento de energia a  base de la­tio. "

Além disso, Young-jin Kim, professor do KAIST, co-pesquisador deste estudo, disse: "A tecnologia de padronização desenvolvida neste estudo gerou grafeno inchado exclusivo com laser de pulso ultrashort em um período de tempo relativamente curto, minimizando a perda de materiais. Essa tecnologia tem potencial para promover aplicações industriais de grafeno induzido a laser em vários setores".

 

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