Pesquisadores da Universidade da Califórnia de San Diego desenvolveram um supercapacitor estrutural que combina suporte mecânico e armazenamento de energia, abrindo caminho para dispositivos eletrônicos e veículos que podem armazenar mais energia sem aumentar o peso, prolongando a vida útil das cargas elétricas.
Imagine um cenário em que a caixa de um celular ou as partes exteriores de um carro elétrico não apenas protegessem os dispositivos, mas também servissem como armazenadores de energia. Este conceito de baterias estruturais, que combina função de suporte e armazenamento de energia, ganhou destaque com a eletrificação crescente dos transportes.
Pesquisadores, liderados por Lulu Yao na Universidade da Califórnia de San Diego, desenvolveram um supercapacitor estrutural, um dispositivo que oferece tanto suporte estrutural quanto eficiência de armazenamento de energia. Esta inovação busca equilibrar as demandas de resistência mecânica e armazenamento de energia, permitindo que eletrônicos e veículos armazenem mais energia sem adicionar peso extra à sua estrutura, prolongando a vida útil das cargas elétricas.
Para combinar o armazenamento de energia com suporte estrutural, a equipe redesenhou os eletrodos do supercapacitor, construindo-os a partir de fibras de carbono entrelaçadas, formando um tecido. Os supercapacitores tradicionais consistem em um par de eletrodos separados por um eletrólito, que facilita a condução de íons entre eles.
Este tecido de fibra de carbono oferece uma resistência estrutural substancial. Além disso, foi aplicado um revestimento especial composto por um polímero condutor e óxido de grafeno reduzido ao material, o que aumentou consideravelmente a capacidade de armazenamento de energia e a eficiência do fluxo de íons.
O eletrólito sólido, um componente crítico, é uma combinação de resina epóxi e um polímero condutor chamado óxido de polietileno. A resina epóxi contribui com suporte estrutural adicional, enquanto a inclusão do óxido de polietileno melhora a mobilidade iônica, criando uma rede de poros dentro do eletrólito.
Apesar de representar um avanço significativo no armazenamento de energia com suporte estrutural, os pesquisadores reconhecem que ainda há desafios a serem superados. Geralmente, os supercapacitores possuem alta densidade de potência, permitindo a entrega rápida de grandes quantidades de energia. No entanto, sua densidade de energia costuma ser menor em comparação com as baterias. No entanto, outras equipes estão trabalhando em eletrólitos alternativos para aumentar a densidade de energia dos supercapacitores, aproximando-os das baterias.
Lulu Yao, membro da equipe, afirma que o foco futuro será elevar a densidade de energia do supercapacitor para torná-lo comparável às baterias, buscando alcançar uma maior densidade de energia e densidade de potência.
Fonte: Engenharia é