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Pesquisadores das Universidades de Freiburg e Ulm desenvolveram uma bateria fotográfica monoliticamente integrada usando materiais orgânicos.
Dispositivos e sensores inteligentes ligados em rede podem melhorar a eficiência energética dos produtos de consumo e dos edifícios, monitorizando o seu consumo em tempo real. Dispositivos em miniatura como estes desenvolvidos sob o conceito de Internet das Coisas requerem fontes de energia tão compactas quanto possível para funcionarem de forma autônoma. Baterias monoliticamente integradas que geram, convertem e armazenam energia simultaneamente em um único sistema poderiam ser usadas para esse fim.
Uma equipe de cientistas do Cluster de Excelência em Sistemas de Materiais Vivos, Adaptativos e Autônomos de Energia da Universidade de Freiburg (viverMatS) desenvolveu uma bateria fotográfica monoliticamente integrada que consiste em uma bateria à base de polímero orgânico e uma célula solar orgânica de múltiplas junções. A bateria, apresentada por Rodrigo Delgado Andrés e Dr. Uli Würfel, Universidade de Freiburg, e Robin Wessling e Prof. Birgit Esser, Universidade de Ulm, é a primeira bateria fotográfica monoliticamente integrada feita de materiais orgânicos a atingir um potencial de descarga de 3,6 volts. Está, portanto, entre os primeiros sistemas deste tipo capazes de alimentar dispositivos em miniatura. A equipe publicou seus resultados na revista Energia e Ciência Ambiental.
Combinação de uma célula solar multijunção e uma bateria de íons duplos
Os pesquisadores desenvolveram um método escalonável para a bateria fotográfica que lhes permite fabricar células solares orgânicas a partir de cinco camadas ativas. “O sistema atinge tensões relativamente altas de 4,2 volts com esta célula solar”, explica Wessling. A equipe combinou esta célula solar multijunção com uma chamada bateria de íons duplos, que é capaz de ser carregada em altas correntes, ao contrário dos cátodos das baterias de lítio convencionais. Com um controle cuidadoso da intensidade da iluminação e das taxas de descarga, uma bateria fotográfica construída desta forma é capaz de carregar rapidamente em menos de 15 minutos com capacidades de descarga de até 22 miliamperes-hora por grama (mAh g-1). Em combinação com o potencial de descarga médio de 3,6 volts, os dispositivos podem fornecer uma densidade de energia de 69 miliwatts-hora por grama (mWh·g-1) e uma densidade de potência de 95 miliwatts por grama (mW g-1). “Nosso sistema estabelece assim as bases para pesquisas mais aprofundadas e novos desenvolvimentos na área de baterias fotográficas orgânicas”, diz Wessling.
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