Supercapacitores foram reduzidos a tamanhos de mícrons e agora podem ser incorporados diretamente em chips

Cientistas indianos criaram um supercapacitor do tamanho de um mícron – eles criaram o menor dispositivo de armazenamento de energia desse tipo. O desenvolvimento terá demanda por eletrônicos vestíveis e implantáveis, bem como por sensores e tecnologia “inteligente” em miniatura. Essa “bateria” de mícron pode ser incorporada a qualquer chip, e isso é autonomia e liberdade de ação.

Fonte da imagem: Vinod Panwar

Ao contrário das baterias químicas convencionais (acumuladores), os supercapacitores carregam muito rapidamente e são capazes de fornecer muita energia em um tempo muito curto. Com a capacidade dos supercapacitores, tudo fica muito mais modesto, mas para muitas tarefas é o bastante. O desenvolvimento indiano remove outra limitação – os cientistas fizeram um avanço na direção da miniaturização. As dimensões do produto foram reduzidas em três ordens de grandeza.

O “microsupercapacitor” desenvolvido no Instituto Indiano de Ciências em Bengaluru é baseado em grafeno e um material bidimensional como o dissulfeto de molibdênio (MoS2). Flocos de grafeno e MoS2 alternados em cada eletrodo do supercapacitor – no cátodo e no ânodo. O gel foi usado como eletrólito, o que possibilita a integração de microssupercapacitores em chips. Com um eletrólito solúvel em água, isso seria difícil ou mesmo impossível.

O capacitor feito desta forma apresentou uma capacitância de 1,8 mF/cm2 para uma estrutura de camada única (grafeno-MoS2). A estrutura multicamada dos eletrodos, composta por várias camadas alternadas de grafeno e dissulfeto de molibdênio, ganhou uma capacitância 30 vezes maior ou 54 μF/cm2, e isso já é interessante do ponto de vista prático.

Fonte da imagem: ACS Energy Letters

Como explicam os cientistas em seu trabalho, publicado na revista ACS Energy Letters, materiais de duas camadas como o MoS2 são semicondutores e, de fato, formam junções pn (estruturas de transistores). As muitas transições fazem com que os íons sejam distribuídos entre as camadas de eletrodos, ao invés de se acumularem exclusivamente na interface eletrólito-eletrodo. Os próprios eletrodos se tornam dispositivos de armazenamento de energia. Isso multiplica a capacitância dos menores supercapacitores e promete boas perspectivas como fontes de energia para eletrônicos vestíveis.