Fuligem de vela aumenta energia das baterias de lítio

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/10/2015

A queima da vela - sobretudo em sua extremidade (a) - produz uma nanoestrutura de carbono que apresenta alta densidade de energia quando usada nos eletrodos das baterias de lítio. [Imagem: Kakunuri/Sharma/10.1016/j.electacta.2015.08.124]

Fumaça de vela high-tech

As baterias de lítio usadas em aparelhos portáteis usam eletrodos de carbono.

Mas o carbono não é adequado para baterias de maior potência, como as usadas em carros elétricos porque o material não consegue fornecer uma densidade de corrente muito grande.

A culpa não é exatamente do carbono, mas da estrutura do material aglomerado. É por isso que pesquisadores estão procurando novas estruturas físicas com esse elemento naborracha de pneus velhos e emtipos especiais de grafite, por exemplo, todos materiais à base de carbono.

Manohar Kakunuri e Chandra Sharma, do Instituto Indiano de Tecnologia, foram encontrar um eletrodo de carbono de alta potência em um local aparentemente pouco afeito à alta tecnologia: na fuligem gerada pela queima do pavio de uma vela.

Quando uma vela queima, a fuligem preta que se desprende é essencialmente carbono. Os dois pesquisadores recolheram amostras dessa fumaça na ponta e no centro do pavio, e então compararam o tamanho, a forma e a estrutura do carbono.

Os resultados mostraram que o processo de queima forma nanopartículas com dimensões de 30 a 40 nanômetros que, mais importante, ligam-se em uma rede estreitamente interconectada. O melhor material é aquele extraído da ponta da vela, porque a temperatura de queima chega a incríveis 1.400º C, o que elimina impurezas - sobretudo a cera - e torna a estrutura de carbono um condutor elétrico melhor.

Nanoestrutura de carbono

Com base em uma técnica de avaliação chamada "carga e descarga cíclicas", o material mostrou-se mais eficiente em taxas elevadas - quanto maior essa taxa, mais potente é a bateria.

A dupla estima que uma bateria de carro elétrico precisaria de 10 quilogramas de fuligem de carbono com as características da fuligem das velas. Embora pareça ser uma solução pouco afeita aos processos industriais em larga escala, os pesquisadores afirmam ter conseguido os 10 kg de eletrodo em uma hora, queimando um número não informado de velas.

"Geralmente nós negligenciamos as coisas mais simples; a fuligem das velas não é algo novo, mas só agora estamos começando a olhar para ela como uma potencial fonte de carbono," disse o professor Sharma. "Estamos muito animados com os resultados. Esta nova abordagem é muito simples e os custos envolvidos são mínimos, podendo baratear a produção das baterias".

Com a grande eficiência verificada, a tendência é que a equipe trabalhe na sintetização de uma nanoestrutura de carbono similar à da fuligem das velas.

Bibliografia:

Candle Soot derived Fractal-like Carbon Nanoparticles Network as High-Rate Lithium Ion Battery Anode Material
Manohar Kakunuri, Chandra S. Sharma
Electrochimica Acta
Vol.: 180, Pages 353-359
DOI: 10.1016/j.electacta.2015.08.124