Os cientistas desenvolveram uma nova forma de grafeno – apelidada de óxido de grafeno reduzido em multiescala (M-rGO) – que melhora drasticamente a energia e a densidade de potência em supercapacitores. Este avanço poderá acelerar o desenvolvimento de armazenamento de energia de carregamento mais rápido e de maior capacidade para veículos eléctricos (VE), electrónica portátil e muito mais.
Os limites da tecnologia de armazenamento atual
As baterias tradicionais armazenam energia quimicamente, enquanto os supercapacitores a armazenam eletroquimicamente, oferecendo vantagens tanto quanto à quantidade de energia que podem reter em um determinado espaço (densidade de energia) quanto à rapidez com que podem fornecê-la (densidade de potência). No entanto, os supercapacitores atuais têm historicamente um desempenho inferior devido a ineficiências na forma como a estrutura do grafeno limita o armazenamento de energia. O grafeno, embora seja ideal para elétrodos densos, tende a aglomerar-se, restringindo o movimento dos iões necessários para carregar e descarregar.
Uma nova abordagem: Óxido de Grafeno Reduzido em Multiescala (M-rGO)
Os pesquisadores resolveram esse problema desenvolvendo o M-rGO, um material de grafeno criado por meio de um processo de aquecimento em duas etapas. A estrutura resultante é emaranhada e curva, criando uma rede com múltiplos níveis que maximizam a área de superfície para armazenamento de energia sem sacrificar a mobilidade iônica. Esta abordagem contorna as desvantagens das estruturas anteriores de grafeno 3D, que muitas vezes eram volumosas e ineficientes.
Implicações para veículos elétricos e muito mais
As aplicações potenciais do M-rGO são amplas:
- Veículos elétricos: Tempos de carregamento mais rápidos e maior alcance.
- Eletrônicos Portáteis: Baterias menores e mais potentes para smartphones, laptops e tablets.
- Drones e wearables: Fornecimento de energia aprimorado em formatos compactos.
A equipe de pesquisa incorporou o M-rGO em células de bolsa – baterias flexíveis e laminadas, comuns em dispositivos modernos. Isso demonstra a praticidade e escalabilidade do material, já que o grafite (matéria-prima) é abundante e barato.
“Este material pode mudar fundamentalmente a forma como abordamos o armazenamento de energia, tornando os supercapacitores de alto desempenho uma alternativa viável às baterias tradicionais em uma gama mais ampla de aplicações.”
As descobertas, publicadas na Nature Communications em 15 de setembro, sugerem que o M-rGO tem o potencial de desbloquear todas as capacidades de armazenamento de energia baseado em grafeno. Este desenvolvimento é um passo significativo em direção a um futuro onde os dispositivos carregam mais rapidamente, duram mais e exigem hardware menos volumoso.
