Cientistas chineses criaram microcapacitores de íons de sódio flexíveis

Nos últimos quatro anos, muitas descobertas foram feitas no mundo científico que aumentaram a esperança para a criação de baterias recarregáveis ​​à base de sódio. Ao contrário do lítio, o sódio é muito mais abundante na Terra e é mais seguro durante a mineração, processamento e operação. Por exemplo, na primavera deste ano na Alemanha, o Ministério Federal de Educação e Pesquisa do país (BMBF), pela primeira vez, alocou dinheiro para desenvolvimentos em larga escala para criar baterias de íons de sódio ecológicas e baratas. Os chineses também não estão muito atrás. Alguns dias atrás, um grupo conjunto de cientistas da China, em um artigo na revista Advanced Science, relatou o desenvolvimento bem-sucedido de microcapacitores de íons de sódio com características surpreendentes.

O desenvolvimento – microcapacitores planares de íons de sódio (NIMC) – é caracterizado por alta densidade energética específica, excelente estabilidade térmica e flexibilidade mecânica. Essa combinação de características nos permite esperar o uso de microcapacitores como fontes autônomas de microeletrônica de baixa potência, sensores, microrobôs e microcircuitos individuais. Mas levar capacitores NIMC à produção comercial foi dificultado pela falta de um design razoável dos eletrodos e de uma tecnologia de produção economicamente viável. Talvez o protótipo criado pelos cientistas chineses ajude nisso, tendo provado sua promessa no experimento.
O desenvolvimento foi criado por dois grupos de pesquisa: um do Instituto Dalian de Física Química (DICP) e o segundo da Academia Chinesa de Ciências (CAS). O protótipo é um projeto de eletrodo interdigital em um substrato flexível, no qual o ânodo é feito de titanato de sódio “agulha” e o catodo é feito de grafeno ativado poroso.
Como carga (eletrólito) entre os eletrodos foi introduzido “eletrólito íon-gel de alta tensão”. Como resultado, os pesquisadores adquiriram uma bateria com uma voltagem de 3,5 V com uma impressionante densidade de energia a granel de 37,1 mW · h em um volume de cm-3. A taxa de auto-descarga também se mostrou extraordinariamente baixa para a maioria dos microcapacitores híbridos registrados: de 44 V a 0,6 V, passaram-se 44 horas.

Além disso, o ajuste fino da camada de grafeno na superfície do cátodo tornou possível reduzir a resistência à transferência de carga, o que garantiu um melhor transporte de íons e, como resultado, um aumento adicional na densidade de energia armazenada na bateria. O eletrólito e a bateria permaneceram estáveis ​​ao operar em um ambiente de temperatura de até 80 graus Celsius, e múltiplas dobras não afetaram a capacidade e outras características do microcapacitor. Os cientistas têm certeza de que seu desenvolvimento tem um enorme potencial para a microeletrônica, que ainda precisa ser revelado.
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