Fio

Pesquisadores moldaram uma bateria recarregável de íons de zinco em um fio elástico que produz energia quando dobrado, esticado, lavado com água e até mesmo cortado.

A bateria de fio de zinco pode ser tecida em roupas inteligentes carregadas de sensores laváveis ​​e integrada a tecidos comerciais para alimentar displays vestíveis, eletrônicos e implantes médicos.

O fio junta-se a uma linha de dispositivos inovadores e flexíveis de geração e armazenamento de energia que podem ser integrados em tecidos de energia. A lista inclui fitas de células solares que podem ser tecidas em tecidos, supercapacitores tricotáveis ​​e fios geradores de energia que coletam energia mecânica ou o efeito triboelétrico para gerar energia.

Alguns pesquisadores tentaram fazer versões flexíveis da bateria alcalina de zinco-manganês por causa de sua comprovada alta capacidade, baixo custo e segurança. Mas essas versões flexíveis tiveram baixas capacidades. Além disso, essas baterias primárias não podem ser recarregadas. Mas os pesquisadores recentemente criaram baterias de íons de zinco recarregáveis ​​de alto desempenho.

Diagrama esquemático da fabricação e encapsulamento do fio ZIBillustration: American Chemical Society

Chunyi Zhi, da Universidade da Cidade de Hong Kong, e seus colegas fizeram sua bateria de zinco recarregável semelhante a um fio, torcendo fibras de nanotubos de carbono em fios. Eles revestem um pedaço de fio com zinco para fazer um ânodo e outro com dióxido de manganês para servir como cátodo. Em seguida, eles enrolam os dois pedaços de fio em uma fibra elástica, embebem-na com um gel absorvente de água comumente usado e envolvem o dispositivo em silicone elástico e um repelente de água.

A bateria de fios, detalhada em ACS Nano, tem uma densidade de energia de 53,8 miliwatts-hora por centímetro cúbico, cerca de três vezes mais do que as baterias de íon-lítio de película fina comerciais. Ele retém mais de 98% de sua capacidade após 500 ciclos de recarga.

"Em comparação com as baterias tradicionais de íon-lítio, que sofrem de problemas intrínsecos de segurança e custo, esta bateria de fio pode funcionar bem sob várias condições severas", diz Zhi. Ele retém 95% de sua capacidade original quando dobrado, atado, torcido e esticado até três vezes seu comprimento. E reteve mais de 96% de sua capacidade original depois de ficar imerso em água por 12 horas.

Como prova adicional da força e do frescor do fio, a equipe fez um fio de 1 metro de comprimento, cortou-o em oito pedaços e mostrou que cada pedaço poderia alimentar um relógio. Em seguida, eles teceram as peças em um tecido de bateria, que poderia alimentar monitores de pulso, uma faixa de 100 LEDs e um painel eletroluminescente flexível de 10 cm x 10 cm.

Os pesquisadores agora estão tentando integrar as baterias de fios com tecidos comerciais e desenvolver um método de fabricação em larga escala para as baterias, diz Zhi. “Também temos um plano para desenvolver outros tipos de baterias de fios com mais funções, como capacidade de autocura ou capacidade de autocarga quando combinadas com um componente de célula solar”.