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Embora os smartphones, as casas inteligentes e até os dispositivos inteligentes estejam cada vez mais avançados, eles ainda estão limitados pelo poder. A bateria não avança há décadas. Mas estamos à beira de uma revolução de poder.

As grandes empresas de tecnologia e automóveis estão cientes das limitações das baterias de íon-lítio. Enquanto os chips e os sistemas operacionais estão se tornando mais eficientes para economizar energia, ainda estamos olhando apenas um dia ou dois de uso em um smartphone antes de precisar recarregar.

Embora possa demorar algum tempo até tirarmos uma vida útil de uma semana de nossos telefones, o desenvolvimento está progredindo bem. Reunimos todas as melhores descobertas de bateria que poderiam estar conosco em breve, desde o carregamento sem fio até o recarregamento super rápido de 30 segundos. Felizmente, você verá esta tecnologia em seus gadgets em breve.

SVOLT lança baterias livres de cobolt para EVs

Embora as propriedades de redução de emissão de veículos elétricos sejam amplamente aceitas, ainda há controvérsia em torno das baterias, particularmente o uso de metais de terras raras como cobolt. A SVOLT, com sede em Changzhou, China, anunciou que fabricou baterias sem cobolt projetadas para o mercado de EV. Além de reduzir os metais de terras raras, a empresa alega ter uma densidade de energia mais alta, o que pode resultar em faixas de até 800 km (500 milhas) para carros elétricos, além de prolongar a vida útil da bateria e aumentar a segurança. Exatamente onde veremos essas baterias que não conhecemos, mas a empresa confirmou que está trabalhando com um grande fabricante europeu.

Timo Ikonen, University of Eastern Finland

Um passo mais perto das baterias de íon-lítio-ânodo de silício

Procurando superar o problema do silício instável em baterias de íon-lítio, pesquisadores da Universidade do Leste da Finlândia desenvolveram um método para produzir um ânodo híbrido, usando micropartículas de silício mesoporosas e nanotubos de carbono. Em última análise, o objetivo é substituir a grafite como ânodo nas baterias e usar silício, que tem dez vezes a capacidade. O uso desse material híbrido melhora o desempenho da bateria, enquanto o material de silício é produzido de forma sustentável a partir de cinzas de casca de cevada.

Monash University

Baterias de lítio-enxofre podem superar o Li-Ion, ter menor impacto ambiental

Pesquisadores da Monash University desenvolveram uma bateria de lítio-enxofre que pode alimentar um smartphone por 5 dias, superando o desempenho do íon de lítio. Os pesquisadores fabricaram esta bateria, têm patentes e o interesse dos fabricantes. O grupo tem financiamento para pesquisas adicionais em 2020, dizendo que a pesquisa continuada sobre carros e uso da rede continuará.

Diz-se que a nova tecnologia de bateria tem um impacto ambiental menor do que o íon de lítio e custos de fabricação mais baixos, além de oferecer o potencial de alimentar um veículo por 1000 km (620 milhas) ou um smartphone por 5 dias.

A bateria da IBM é proveniente da água do mar e supera a capacidade de íons de lítio

A IBM Research está relatando que descobriu uma nova química de bateria livre de metais pesados como níquel e cobalto e que poderia potencialmente superar o íon de lítio. A IBM Research diz que essa química nunca foi usada em conjunto em uma bateria antes e que os materiais podem ser extraídos da água do mar.

O desempenho da bateria é promissor, com a IBM Research dizendo que ela pode superar o íon de lítio em várias áreas diferentes - é mais barato de fabricar, pode carregar mais rápido que o íon de lítio e pode fornecer tanto maior potência quanto energia densidades. Tudo isso está disponível em uma bateria com baixa inflamabilidade dos eletrólitos.

A IBM Research ressalta que essas vantagens tornarão sua nova tecnologia de bateria adequada para veículos elétricos e está trabalhando com a Mercedes-Benz entre outras empresas para desenvolver essa tecnologia em uma bateria comercial viável.

Panasonic

Sistema de gerenciamento de bateria Panasonic

Enquanto as baterias de íons de lítio estão por toda parte e crescem nos casos de uso, o gerenciamento dessas baterias, incluindo a determinação de quando essas baterias chegaram ao fim de sua vida útil, são difíceis. A Panasonic, trabalhando com o professor Masahiro Fukui, da Universidade Ritsumeikan, criou uma nova tecnologia de gerenciamento de bateria que facilitará muito o monitoramento das baterias e determinará o valor residual do íon de lítio nelas.

A Panasonic diz que sua nova tecnologia pode ser facilmente aplicada com uma alteração no sistema de gerenciamento de baterias, o que facilitará o monitoramento e a avaliação de baterias com várias células empilhadas, o tipo de coisa que você pode encontrar em um carro elétrico. A Panasonic afirma que este sistema ajudará a impulsionar a sustentabilidade ao gerenciar melhor a reutilização e a reciclagem de baterias de íons de lítio.

Modulação assimétrica de temperatura

A pesquisa demonstrou um método de carregamento que nos leva a um passo mais próximo do carregamento extremamente rápido - XFC - que visa oferecer 200 milhas de autonomia em cerca de 10 minutos com carregamento de 400kW. Um dos problemas com o carregamento é o revestimento de Li nas baterias; portanto, o método de modulação de temperatura assimétrico é carregado em uma temperatura mais alta para reduzir o revestimento, mas limita esse ciclo a 10 minutos, evitando o crescimento de eletrólitos sólidos na interfase, o que pode reduzir a vida útil da bateria. O método é relatado para reduzir a degradação da bateria, permitindo o carregamento do XFC.

Pocket-lint

A bateria de areia oferece três vezes mais autonomia

Esse tipo alternativo de bateria de íon de lítio usa silício para obter um desempenho três vezes melhor do que as atuais baterias de íon de grafite. A bateria ainda é de íons de lítio, como a encontrada em seu smartphone, mas usa silício em vez de grafite nos ânodos.

Os cientistas da Universidade da Califórnia em Riverside concentram-se no nano silício há algum tempo, mas está degradando muito rapidamente e é difícil de produzir em grandes quantidades. Usando areia, ela pode ser purificada, pulverizada e moída com sal e magnésio antes de ser aquecida para remover o oxigênio, resultando em silício puro. Isso é poroso e tridimensional, o que ajuda no desempenho e, potencialmente, na vida útil das baterias. Originalmente, escolhemos essa pesquisa em 2014 e agora está se realizando.

Silanano é uma startup de tecnologia de baterias que está lançando essa técnica no mercado e tem recebido grandes investimentos de empresas como Daimler e BMW. A empresa diz que sua solução pode ser aplicada na fabricação de baterias de íon de lítio existente, por isso está pronta para implantação escalável, prometendo um aumento de 20% no desempenho da bateria agora, ou 40% no futuro próximo.

Capturando energia do Wi-Fi

Embora o carregamento indutivo sem fio seja comum, ser capaz de capturar energia de Wi-Fi ou de outras ondas eletromagnéticas continua sendo um desafio. Uma equipe de pesquisadores , no entanto, desenvolveu uma retena (antena de captação de ondas de rádio) que somente alguns átomos pensam, tornando-a incrivelmente flexível.

A idéia é que os dispositivos possam incorporar essa retena à base de dissulfeto de molibdênio, para que a energia CA possa ser coletada do Wi-Fi no ar e convertida em CC, para recarregar uma bateria ou alimentar um dispositivo diretamente. Isso poderia ver os comprimidos médicos alimentados sem a necessidade de uma bateria interna (mais segura para o paciente) ou dispositivos móveis que não precisam ser conectados a uma fonte de alimentação para recarregar.

Energia colhida do proprietário do dispositivo

Você pode ser a fonte de energia para o seu próximo dispositivo, se a pesquisa em TENGs for concretizada . Um TENG - ou nanogerador triboelétrico - é uma tecnologia de captação de energia que captura a corrente elétrica gerada pelo contato de dois materiais.

Uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia Avançada de Surrey e da Universidade de Surrey forneceu uma visão de como essa tecnologia pode ser implementada para alimentar coisas como dispositivos portáteis. Enquanto estamos longe de vê-lo em ação, a pesquisa deve fornecer aos designers as ferramentas necessárias para entender e otimizar efetivamente a futura implementação de TENG.

Baterias de nanofios de ouro

Grandes mentes na Universidade da Califórnia em Irvine quebraram baterias de nanofios que podem suportar muitas recargas. O resultado pode ser baterias futuras que não morrem.

Os nanofios, mil vezes mais finos que os cabelos humanos, representam uma grande possibilidade para futuras baterias. Mas eles sempre quebram ao recarregar. Essa descoberta usa nanofios de ouro em um eletrólito de gel para evitar isso. De fato, essas baterias foram testadas recarregando mais de 200.000 vezes em três meses e não mostraram nenhuma degradação.

Íons de lítio no estado sólido

As baterias de estado sólido tradicionalmente oferecem estabilidade, mas ao custo das transmissões de eletrólitos. Um artigo publicado por cientistas da Toyota escreve sobre seus testes de uma bateria de estado sólido que usa condutores superiônicos de sulfeto. Tudo isso significa uma bateria superior.

O resultado é uma bateria que pode operar em níveis de super capacitor para carregar ou descarregar completamente em apenas sete minutos - tornando-a ideal para carros. Como é de estado sólido, isso também significa que é muito mais estável e mais seguro que as baterias atuais. A unidade de estado sólido também deve funcionar em menos de 30 graus Celsius negativos e até cem.

Os materiais eletrolíticos ainda apresentam desafios; portanto, não espere vê-los nos carros em breve, mas é um passo na direção certa em direção a baterias mais seguras e com carregamento mais rápido.

Baterias de grafeno Grabat

As baterias de grafeno têm o potencial de ser uma das mais superiores disponíveis. A Grabat desenvolveu baterias de grafeno que poderiam oferecer aos carros elétricos um driving range de até 800 quilômetros com uma carga.

A Graphenano , a empresa responsável pelo desenvolvimento, diz que as baterias podem ser carregadas completamente em apenas alguns minutos e podem carregar e descarregar 33 vezes mais rápido que o íon de lítio. A descarga também é crucial para coisas como carros que desejam grandes quantidades de energia para se afastar rapidamente.

Não se sabe se as baterias Grabat estão sendo usadas em nenhum produto, mas a empresa possui baterias disponíveis para carros, drones, bicicletas e até em casa.

Micro supercapacitores feitos a laser

Rice Univeristy

Cientistas da Universidade Rice fizeram um avanço em micro-supercapacitores. Atualmente, eles são caros de fabricar, mas usam lasers que podem mudar em breve.

O uso de lasers para queimar padrões de eletrodos em folhas de custos de fabricação de plástico e o esforço diminuem enormemente. O resultado é uma bateria que pode carregar 50 vezes mais rápido que as baterias atuais e descarregar ainda mais lentamente que os supercapacitores atuais. Eles são ainda difíceis, capazes de trabalhar após serem dobrados mais de 10.000 vezes em testes.

Baterias de espuma

Prieto acredita que o futuro das baterias é 3D. A empresa conseguiu quebrar isso com sua bateria que usa um substrato de espuma de cobre.

Isso significa que essas baterias não serão apenas mais seguras, graças a nenhum eletrólito inflamável, mas também oferecerão vida útil mais longa, carregamento mais rápido, densidade cinco vezes maior, menor custo de fabricação e menor do que as ofertas atuais.

Prieto pretende colocar suas baterias em pequenos itens primeiro, como wearables. Mas diz que as baterias podem ser aumentadas, para que possamos vê-las em telefones e talvez até carros no futuro.

Carphone Warehouse

A bateria dobrável é semelhante a papel, mas resistente

A bateria Jenax J.Flex foi desenvolvida para possibilitar dispositivos dobráveis. A bateria tipo papel pode dobrar e é à prova dágua, o que significa que pode ser integrada a roupas e acessórios.

A bateria já foi criada e até foi testada quanto à segurança, incluindo ser dobrada mais de 200.000 vezes sem perder o desempenho.

Nick Bilton/The New York Times

uBeam sobre o carregamento do ar

O uBeam usa ultrassom para transmitir eletricidade. A energia é transformada em ondas sonoras, inaudíveis para seres humanos e animais, que são transmitidas e depois convertidas novamente em energia ao atingir o dispositivo.

O conceito uBeam foi trocado por Meredith Perry, 25 anos, graduada em astrobiologia. Ela iniciou a empresa que possibilitará carregar aparelhos pelo ar usando uma placa de 5 mm de espessura. Esses transmissores podem ser conectados a paredes ou transformados em arte decorativa para transmitir energia a smartphones e laptops. Os aparelhos precisam apenas de um receptor fino para receber a cobrança.

StoreDot

StoreDot carrega celulares em 30 segundos

A StoreDot , uma empresa nascida no departamento de nanotecnologia da Universidade de Tel Aviv, desenvolveu o carregador StoreDot. Ele trabalha com smartphones atuais e usa semicondutores biológicos feitos de compostos orgânicos de ocorrência natural, conhecidos como peptídeos - cadeias curtas de aminoácidos - que são os blocos de construção das proteínas.

O resultado é um carregador que pode recarregar smartphones em 60 segundos. A bateria é composta por "compostos orgânicos não inflamáveis envoltos em uma estrutura de proteção de segurança multicamada que evita sobretensão e aquecimento"; portanto, não haverá problemas com a explosão.

A empresa também revelou planos para construir uma bateria para veículos elétricos que carrega em cinco minutos e oferece um alcance de 300 milhas.

Não há informações sobre quando as baterias StoreDot estarão disponíveis em escala global - esperávamos que chegassem em 2017 - mas quando o fazem esperamos que se tornem incrivelmente populares.

Pocket-lint

Carregador solar transparente

A Alcatel demonstrou um telefone celular com um painel solar transparente sobre a tela que permitiria que os usuários carregassem seu telefone simplesmente colocando-o ao sol.

Embora não seja provável que esteja comercialmente disponível por algum tempo, a empresa espera que isso ajude a resolver os problemas diários de nunca ter energia suficiente para a bateria. O telefone funcionará com luz solar direta e luzes padrão, da mesma maneira que os painéis solares comuns.

Phienergy

A bateria de alumínio-ar oferece uma movimentação de 1.100 milhas com uma carga

Um carro conseguiu dirigir 1.100 milhas com uma única carga de bateria . O segredo desse super intervalo é um tipo de tecnologia de bateria chamada alumínio-ar que utiliza oxigênio do ar para preencher seu cátodo. Isso torna muito mais leve do que as baterias de íon-lítio preenchidas com líquido para proporcionar ao carro uma faixa muito maior.

Bristol Robotics Laboratory

Baterias alimentadas com urina

A Fundação Bill Gates está financiando mais pesquisas do Laboratório Robótico de Bristol, que descobriram baterias que podem ser alimentadas pela urina . É eficiente o suficiente para carregar um smartphone que os cientistas já exibiram. Mas como isso funciona?

Usando uma célula de combustível microbiana, os microrganismos coletam a urina, decompõem-na e emitem eletricidade.

Som alimentado

Pesquisadores do Reino Unido construíram um telefone capaz de carregar usando o som ambiente na atmosfera ao seu redor.

O smartphone foi construído usando um princípio chamado efeito piezoelétrico. Foram criados nanogeradores que coletam o ruído ambiente e o convertem em corrente elétrica.

Os nanorods até respondem à voz humana, o que significa que os usuários de celulares falantes podem realmente ligar seu próprio telefone enquanto falam.

Carregamento vinte vezes mais rápido, bateria Ryden de carbono duplo

O Power Japan Plus já anunciou esta nova tecnologia de bateria chamada Ryden dual carbon . Além de durar mais tempo e carregar mais rápido que o lítio, também pode ser fabricado usando as mesmas fábricas em que as baterias de lítio são fabricadas.

As baterias usam materiais de carbono, o que significa que são mais sustentáveis e ecologicamente corretos do que as alternativas atuais. Isso também significa que as baterias serão carregadas vinte vezes mais rápido que o íon de lítio. Eles também serão mais duráveis, com a capacidade de durar até 3.000 ciclos de carga, além de serem mais seguros com menor chance de incêndio ou explosão.

Baterias de íon sódio

Cientistas no Japão estão trabalhando em novos tipos de baterias que não precisam de lítio como a bateria do smartphone. Essas novas baterias usarão sódio, um dos materiais mais comuns do planeta, em vez de lítio raro - e serão até sete vezes mais eficientes do que as baterias convencionais.

Pesquisas sobre baterias de íon sódio estão em andamento desde os anos 80, na tentativa de encontrar uma alternativa mais barata ao lítio. Usando o sal, o sexto elemento mais comum no planeta, as baterias podem ficar muito mais baratas. A comercialização das baterias deve começar para smartphones, carros e muito mais nos próximos cinco a 10 anos.

Upp

Upp carregador de célula de combustível de hidrogênio

O carregador portátil de célula a combustível de hidrogênio Upp já está disponível. Ele usa hidrogênio para alimentar o seu telefone, mantendo-o fora do alcance e permanecendo ecologicamente correto.

Uma célula de hidrogênio fornecerá cinco cargas completas de um telefone móvel (capacidade de 25Wh por célula). E o único subproduto produzido é o vapor de água. Um soquete USB tipo A significa que ele carregará a maioria dos dispositivos USB com uma saída de 5V, 5W, 1000mA.

Pilhas com extintor de incêndio incorporado

Não é incomum as baterias de íon de lítio superaquecerem, pegarem fogo e possivelmente explodirem. A bateria do Samsung Galaxy Note 7 é um excelente exemplo. Pesquisadores da Universidade de Stanford criaram baterias de íon de lítio com extintores de incêndio embutidos.

A bateria possui um componente chamado trifenil fosfato, que é comumente usado como retardador de chamas na eletrônica, adicionado às fibras plásticas para ajudar a manter os eletrodos positivos e negativos separados. Se a temperatura da bateria subir acima de 150 graus C, as fibras plásticas derretem e o produto fosfato trifenil é liberado. A pesquisa mostra que esse novo método pode impedir que as baterias pegem fogo em 0,4 segundos.

Mike Zimmerman

Baterias protegidas contra explosão

As baterias de íons de lítio possuem uma camada de material poroso de eletrólito líquido bastante volátil imprensada entre as camadas de ânodo e cátodo. Mike Zimmerman, pesquisador da Universidade Tufts em Massachusetts, desenvolveu uma bateria que tem o dobro da capacidade dos íons de lítio , mas sem os perigos inerentes.

A bateria de Zimmerman é incrivelmente fina, sendo um pouco mais grossa do que dois cartões de crédito e troca o líquido eletrolítico por um filme plástico com propriedades semelhantes. Ele pode resistir a ser perfurado, triturado e exposto ao calor, pois não é inflamável. Ainda há muita pesquisa a ser feita antes que a tecnologia chegue ao mercado, mas é bom saber que existem opções mais seguras.

Baterias Liquid Flow

Os cientistas de Harvard desenvolveram uma bateria que armazena sua energia em moléculas orgânicas dissolvidas em água com pH neutro. Os pesquisadores dizem que esse novo método permitirá que a bateria Flow dure um tempo excepcionalmente longo em comparação com as atuais baterias de íon-lítio.

É improvável ver a tecnologia em smartphones e similares, pois a solução líquida associada às baterias Flow é armazenada em tanques grandes, quanto maior, melhor. Pensa-se que eles poderiam ser uma maneira ideal de armazenar energia criada por soluções de energia renovável, como a eólica e a solar.

De fato, pesquisas da Universidade de Stanford usaram metal líquido em uma bateria de fluxo com resultados potencialmente excelentes, reivindicando o dobro da tensão das baterias de fluxo convencionais. A equipe sugeriu que essa pode ser uma ótima maneira de armazenar fontes de energia intermitentes, como eólica ou solar, para liberação rápida na rede sob demanda.

A IBM e a ETH Zurich desenvolveram uma bateria de fluxo líquido muito menor que poderia ser usada em dispositivos móveis. Esta nova bateria afirma ser capaz de não apenas fornecer energia aos componentes, mas também resfriá-los ao mesmo tempo. As duas empresas descobriram dois líquidos que estão à altura da tarefa e serão usadas em um sistema que pode produzir 1,4 Watts de energia por cm quadrado, com 1 W de energia reservado para alimentar a bateria.

Zap & Go Bateria de íon de carbono

A empresa ZapGo, com sede em Oxford , desenvolveu e produziu a primeira bateria de íons de carbono que está pronta para uso do consumidor agora. Uma bateria de íons de carbono combina os recursos de carregamento super rápido de um supercapacitor, com o desempenho de uma bateria de íons de lítio, ao mesmo tempo em que é completamente reciclável.

A empresa possui um carregador powerbank totalmente carregado em cinco minutos e, em seguida, carregará um smartphone com carga máxima em duas horas.

Baterias de zinco-ar

Cientistas da Universidade de Sydney acreditam que desenvolveram uma maneira de fabricar baterias de zinco-ar por muito mais barato que os métodos atuais. As baterias de zinco-ar podem ser consideradas superiores ao íon de lítio, porque não pegam fogo. O único problema é que eles dependem de componentes caros para funcionar.

A Sydney Uni conseguiu criar uma bateria de zinco-ar sem a necessidade de componentes caros, mas sim de algumas alternativas mais baratas. Baterias mais seguras e baratas podem estar a caminho!

Roupas inteligentes

Pesquisadores da Universidade de Surrey estão desenvolvendo uma maneira de você poder usar suas roupas como fonte de energia. A bateria é chamada de nanogerador triboelétrico (TENGs), que converte o movimento em energia armazenada. A eletricidade armazenada pode ser usada para alimentar telefones celulares ou dispositivos como rastreadores de fitness Fitbit.

A tecnologia pode ser aplicada além de apenas roupas, pode ser integrada ao pavimento; assim, quando as pessoas andam constantemente sobre ela, pode armazenar eletricidade que pode ser usada para acionar faróis, ou no pneu de um carro, para poder acionar um carro

Pilhas esticáveis

Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveram uma célula de biocombustível elástica que pode gerar eletricidade a partir do suor. Diz-se que a energia gerada é suficiente para alimentar LEDs e rádios Bluetooth, o que significa que um dia poderá alimentar dispositivos vestíveis, como relógios inteligentes e rastreadores de fitness.

Bateria de grafeno da Samsung

A Samsung conseguiu desenvolver "bolas de grafeno" capazes de aumentar a capacidade de suas atuais baterias de íons de lítio em 45% e recarregar cinco vezes mais rápido que as baterias atuais. Para colocar isso em contexto, a Samsung diz que sua nova bateria à base de grafeno pode ser recarregada totalmente em 12 minutos, em comparação com aproximadamente uma hora para a unidade atual.

A Samsung também diz que tem usos além dos smartphones, dizendo que poderia ser usada para veículos elétricos, pois pode suportar temperaturas de até 60 graus Celsius.

Carregamento mais rápido e seguro das baterias de íon de lítio atuais

Cientistas da WMG da Universidade de Warwick desenvolveram uma nova tecnologia que permite que as baterias atuais de íons de lítio sejam carregadas até cinco vezes mais rápido do que os atuais limites recomendados. A tecnologia mede constantemente a temperatura da bateria com muito mais precisão do que os métodos atuais.

Os cientistas descobriram que as baterias atuais podem realmente ser empurradas para além dos limites recomendados sem afetar o desempenho ou o superaquecimento. Talvez não precisemos de nenhuma outra bateria mencionada!