[001 ] A presente invenção refere-se a uma bateria cuja configuração permite a geração e controle de um potencial de ionização de seus meios eletrolíticos, garantindo uma gama de vantagens relativas à eficiência e segurança no uso da referida bateria.

[002] A presente invenção também se refere a um método de geração e controle de potencial de ionização de uma bateria tal como a supracitada.

Descrição do Estado da Técnica

[003] O âmbito tecnológico das baterias recarregáveis, apesar dos constantes esforços de desenvolvimento de tecnologia nesta área, continua sofrendo de uma série de problemas inerentes à operação e construção das referidas baterias.

[004] Particularmente, existem dois problemas relevantes no âmbito de baterias recarregáveis cuja solução é desejável atualmente, quais sejam (i) a impossibilidade de se controlar a taxa de descarregamento da bateria de maneira seletiva, conforme necessidade; e (ii) problemas de segurança relacionados a superaquecimento da bateria pela eventual carga ou descarga desenfreada da mesma.

[005] O primeiro problema (i) supracitado decorre da inexistência de uma configuração de bateria eficiente e exequível que permita a aceleração controlada do fluxo de elétrons durante carga ou descarga. Isto implica que as baterias conhecidas atualmente não possuem meios seguros e eficientes de permitir uma aceleração do carregamento ou descarregamento da bateria quando desejável ou necessário.

[006] O segundo problema (ii) supracitado decorre, similarmente, da inexistência de uma configuração de bateria eficiente e exequível que permita a desaceleração controlada do fluxo de elétrons durante carga ou descarga. Isso traz sérios problemas de segurança no uso das baterias atuais por superaquecimento, não raro levando à inutilização da bateria ou, pior, a acidentes decorrentes de combustão e explosão da bateria, os quais podem ser fatais.

[007] 0 estado da técnica não fornece solução efetiva para os problemas acima. Por exemplo, pode-se citar o documento US2016/0285137 o qual sugere a combinação entre uma bateria recarregável e um capacitor, dentro de uma única unidade. Referido documento sugere que o uso de um capacitor combinado com uma bateria pode ser desejável em algumas aplicações, por exemplo em aplicações automotivas onde, durante a frenagem de um veículo, o capacitor poderia ser carregado para permitir a recarga da bateria posteriormente.

[008] Entretanto, o documento US2016/0285137 não sugere qualquer possibilidade de carga ou descarga controlada de elétrons da bateria, ou seja, não é capaz de acelerar ou desacelerar a descarga de corrente elétrica da bateria, incorrendo assim nos problemas já supracitados acerca das baterias conhecidas.

Objetivos da Invenção

[009] Um primeiro objetivo da presente invenção é prover uma bateria capaz de gerar e controlar um potencial de ionização que seja capaz de permitir, de maneira seletiva, o controle da taxa de carregamento e descarregamento da bateria.

[0010] Um segundo objetivo da presente invenção é prover uma bateria com geração e controle de potencial de ionização que permita acelerar de maneira controlada o descarregamento de elétrons da bateria quando desejável ou necessário.

[0011 ] Um terceiro objetivo da presente invenção é prover uma bateria com geração e controle de potencial de ionização que permita desacelerar de maneira controlada o descarregamento de elétrons da bateria quando desejável ou necessário.

[0012] Um quarto objetivo da presente invenção é prover uma bateria com geração e controle de potencial de ionização que seja substancialmente mais segura que as baterias convencionais no que tange o problema de superaquecimento, combustão e explosão da bateria.

[0013] Um quinto objetivo da presente invenção é prover um método de geração e controle de potencial de ionização de uma bateria, por exemplo, tal como a supracitada.

Breve Descrição da Invenção

[0014] A presente invenção trata de uma bateria com controle de potencial de ionização que compreende uma carcaça de material isolante elétrico, a carcaça compreendendo em seu interior um primeiro meio eletrolítico no qual se dispõe um primeiro eletrodo e um segundo meio eletrol ítico no qual se dispõe um segundo eletrodo; um separador que separa o primeiro meio eletrolítico do segundo meio eletrolítico; uma fonte de corrente elétrica configurada para fornecer corrente elétrica ao primeiro e segundo meios eletrolíticos; um conector que conecta o primeiro eletrodo ao segundo eletrodo; e um dispositivo de regulagem de passagem de elétrons disposto no conector entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, sendo que o dispositivo de regulagem de passagem de elétrons é configurado para seletivamente regular a passagem de elétrons entre o primeiro e o segundo eletrodos.

[0015] Em uma concretização possível, o dispositivo de regulagem de passagem de elétrons compreende uma câmara configurada para ser seletivamente aberta ou fechada ao menos parcialmente.

[0016] Em outra concretização possível, a câmara compreende uma porção móvel disposta em seu interior o qual é seletivamente movível em relação à câmara, a movimentação da porção móvel configurando a abertura ou fechamento ao menos parciais da câmara.

[0017] Em outra concretização possível, o fechamento da câmara configura o contato da porção móvel com o primeiro eletrodo.

[0018] Em uma concretização possível, a fonte de corrente elétrica é configurada para seletivamente inverter o sentido da corrente fornecida ou para ter o sentido de sua corrente fornecida invertido seletivamente.

[0019] A presente invenção ainda contempla um método de controle de potencial de ionização em bateria, o método sendo caracterizado por compreender as etapas de regular um dispositivo de regulagem de passagem de elétrons para impedir ao menos parcialmente a passagem de elétrons entre um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo; e aplicar corrente elétrica em um primeiro ou em um segundo meio eletrolítico. [0020] Em uma concretização possível do método, a etapa de regular o dispositivo de regulagem de passagem de elétrons compreende a abertura ou fechamento seletivo ao menos parcial de uma câmara do dispositivo de regulagem de passagem de elétrons.

[0021 ] Em outra concretização possível do método, a abertura ou fechamento ao menos parcial da câmara compreende a movimentação seletiva de uma porção móvel do dispositivo de regulagem de passagem de elétrons em relação a um dos eletrodos.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0022] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram:

[0023] Figura 1 - é uma vista em corte da bateria da presente invenção em uma concretização considerada preferencial;

[0024] Figura 2 - é um detalhe da figura 1 com foco no dispositivo de regulagem de passagem de elétrons da presente invenção em uma concretização considerada preferencial;

[0025] Figura 3 - é uma vista em corte da bateria da presente invenção em uma concretização considerada preferencial, ilustrando o acúmulo de elétrons de um primeiro meio eletrolítico para geração de um potencial aumentado de ionização; e

[0026] Figura 4 - é uma vista em corte da bateria da presente invenção em uma concretização considerada preferencial, ilustrando o sequestro de elétrons a partir de um segundo meio eletrolítico para geração de um potencial reduzido de ionização.

Descrição Detalhada das Figuras

[0027] Primeiramente, cumpre notar que o termo "preferencial" aqui utilizado não deve ser entendido como "imperativo" ou "obrigatório", tratando apenas de caracterizar uma concretização de particular eficiência da invenção dentre às múltiplas possíveis.

[0028] A figura 1 ilustra uma concretização preferencial da bateria 1 da presente invenção. A bateria 1 compreende uma carcaça 10 cuja composição compreende ao menos um material isolante elétrico. De maneira preferencial, os materiais que formam a carcaça 10 podem ser ao menos um dentre materiais isolantes plásticos à base de polímeros isolantes elétricos, materiais vítreos à base de sílica, demais isolantes do tipo quartzo e demais correspondentes, óxidos de lítio/ material leve, óxidos de alumínio, óxidos de nióbio, óxidos de grafeno, óxidos de alumínio etc., bem como materiais borrachosos/isolantes elétricos, materiais cerâmicos, materiais cerômeros, vácuo, esmaltes, tintas isolantes e todos os compósitos isolantes elétricos possíveis.

[0029] Referida carcaça 10 abriga um primeiro meio eletrolítico 20 e um segundo meio eletrolítico 30 separados por um separador 40. Referidos meios eletrolíticos são, preferencialmente, constituídos de moléculas iônicas, mais preferencialmente um eletrólito composto por íons positivos/cátions, e ainda mais preferencialmente íons leves como hidrogênio, lítio, potássio, cálcio, endofulereno de hidreto de hidrogênio, endofulereno de lítio, endofulereno de nióbio etc., e outro eletrólito composto por íons negativos/ânions, preferencialmente os mais leves como flúor, oxigênio, nitrogênio, cloro, hidroxila, monóxido de carbono, endofulerenos de flúor, endofulerenos de cloro, etc. Tomará claro que outros materiais poderão ser utilizados para composição dos meios eletrolíticos, dependendo do tipo de aplicação, condições de operação e estado geral da tecnologia relacionada.

[0030] Referido separador 40 tem por função permitir uma passagem controlada de íons entre os meios eletrolíticos 20, 30. Este separador deverá possuir, preferencialmente, poros com tamanhos controlados para permitir a passagem de moléculas através do tamanho das mesmas, ou seja, poros ou túneis especiais. Estes separadores poderão ser feitos pelos métodos triviais de membranas à base de materiais plásticos/polímeros como PP/polipropileno, PE/poliestireno, ou compômeros, mistura de cerâmica com polímeros, fulereno, nanotubos de materiais carbonosos avançados, ex: grafeno, fulereno, ou até mesmo espumas de grafeno com poros controlados, além de mais materiais avançados com nanoporos, também sempre se atualizando conforme os avanços tecnológicos correspondentes. Ademais, referido separador 40 é configurado para permitir a passagem de íons entre os meios eletrolíticos 20, 30 enquanto age como isolante em relação à corrente elétrica, tanto a gerada pela reação química da bateria quanto à gerada pelo gerador 50, conforme será melhor detalhado adiante.

[0031 ] Referidos primeiro e segundo meios eletrolíticos 20, 30 abrigam respectivamente um primeiro e segundo eletrodos 21 , 31. Referidos eletrodos 21 , 31 poderão ser constituídos por materiais já triviais usados nas baterias de íons. Preferencialmente, em linha com o objetivo de proporcionar uma bateria mais leve, podem ser utilizados materiais condutores elétricos de baixo peso como: grafeno, titânio, nióbio, grafite, espuma de grafeno, cobre, alumínio, ouro etc. Importante destacar que, caso sejam utilizados materiais corrosivos como titânio, cobre, alumínio, nióbio etc., os mesmos deverão ser revestidos por uma camada de pintura ou revestimento anticorrosiva, como grafeno, materiais carbonosos avançados eletrocondutores etc.

[0032] Ademais, a bateria compreende ainda uma fonte de corrente elétrica 50 conectada ao primeiro e ao segundo meio eletrolíticos 20, 30. Referida fonte de corrente elétrica 50 é configurada para seletivamente inverter o sentido da corrente fornecida ou para ter o sentido de sua corrente fornecida invertido seletivamente. Referida reversão pode ser realizada por um sistema de controle integrado (não ilustrado).

[0033] Esclarece-se que o gerador 50 de corrente e alta tensão para aplicação na bateria 1 em questão tem por função permitir a geração de ionização e intensificação de criação de mais íons, bem como inverter a direção desta corrente elétrica de maneira a criar um inversor de íons propriamente dito, ou seja, um inversor iônico. Desta forma, a presente invenção provê, nesta concretização, tanto um potencializador iônico, como também um inversor iônico. Este gerador 50 poderá ser um gerador elétrico trivialmente conhecido do estado da técnica, bem como também poderá ser um gerador de Van de Graaff ou um gerador com aproveitamento mecânico, químico, térmico, luminoso etc. A potência, corrente e tensão do gerador deverão ser função da aplicação desejada, podendo variar de maneira significativa para cada aplicação ou necessidade.

[0034] Ditos primeiro e segundo eletrodos 21 , 31 são conectados entre si, preferencialmente, através de um tubo conector 70 formado de material isolante no interior do qual se dispõe um condutor 71 tal como um fio ou similar. Uma das extremidades do tubo conector 70 é conectada diretamente ao segundo eletrodo 31 , enquanto a outra extremidade do tubo conector 70 compreende um dispositivo de regulagem de passagem de elétrons 60.

[0035] Referido dispositivo de regulagem de passagem de elétrons 60 é configurado para seletivamente regular a passagem de elétrons entre o primeiro e segundo eletrodos 21 , 31 . Para melhor entendimento da invenção, o termo "seletivamente" deve ser entendido como "de maneira seletiva" ou "mediante escolha" exercida por um usuário ou operador através de dispositivo de controle mecânico, eletromecânico ou de qualquer outro tipo, podendo ser entendido ainda como "mediante comando" ou "mediante manipulação" por um usuário ou operador dependendo da concretização adotada para a presente invenção. Possibilidades de seletividade da regulagem da passagem serão mais detalhadamente descritas adiante.

[0036] Em uma concretização preferencial, mais detalhadamente vista na figura 2, o dispositivo 60 compreende uma câmara 61 que pode ser seletivamente fechada ou aberta de maneira ao menos parcial. A abertura e o fechamento da câmara 61 são realizados, preferencialmente, através de uma porção móvel 62 em relação à câmara 61 , de maneira que a movimentação da referida porção móvel 62 provê um afastamento ou aproximação da porção móvel 62 em relação ao eletrodo 21 correspondente. Referida porção móvel pode ser, por exemplo, um êmbolo trivial ou roscado que se movimenta em relação ao eletrodo 21 , por exemplo, através de deslizamento no interior do tubo conector 70, e é capaz de configurar a conexão ou desconexão deste eletrodo 21 em relação ao tubo conector 70. Referida configuração pode, em uma concretização possível, ter caráter telescópico, no qual múltiplas porções móveis são dispostas no interior umas das outras e são movimentadas proporcionalmente uma em relação à outra para prover o deslocamento da porção móvel 62 como um todo. Outras configurações poderão ser utilizadas para o mesmo efeito, como tomará claro, dependendo da aplicação desejada.

[0037] Neste sentido, movimentação da porção móvel 62 em relação ao eletrodo 21 no sentido de aproximação pode configurar, em uma primeira concretização, o contato elétrico entre a porção móvel 62 e o eletrodo 21 , permitindo a passagem de corrente do eletrodo 21 para o tubo conector 70 e, consequentemente, para o segundo eletrodo 31 . A movimentação da porção móvel 62 no sentido de afastamento do eletrodo 21 configura a interrupção da conexão ou contato elétrico entre o eletrodo 21 e o tubo conector 70.

[0038] Referido controle seletivo de fluxo de elétrons feito pelo dispositivo 60 pode ser realizado a partir de uma regulagem fina que permite a movimentação (abertura e fechamento) parcial da câmara 61 através, por exemplo, da movimentação parcial da porção móvel 62 em relação ao eletrodo 21. Isto permite a regulagem fina da quantidade de elétrons passantes pela câmara 61 ainda que a câmara 61 não esteja completamente aberta ou fechada. A câmara 61 pode conter em seu interior vácuo ou qualquer material isolante.

[0039] Referida regulagem do dispositivo 60 pode ser realizada, por exemplo, através de meios mecânicos, eletromecânicos ou elétricos. Pode utilizar, por exemplo, um sistema de controle eletrônico para movimentação da porção móvel 62 em função da corrente desejada ou do modus operandi desejado. Através de um sistema de controle eletrônico, pode-se atrelar a movimentação da porção móvel 62 a um comando do usuário para regulagem desejada de corrente, ou a uma temperatura de operação da bateria para abertura da câmara 61 quando identificada uma temperatura acima dos limites de operação. Torna claro que outras possibilidades de controle seletivo da regulagem de passagem de elétrons realizada pelo dispositivo 60 podem ser contempladas em função das condições de funcionamento da bateria e do tipo de regulagem desejada. Nesta concretização possível de controle do fluxo da corrente elétrica através de automatização do dispositivo 60, é provável que ocorra um efeito corona interno gerando radiofrequências, as quais poderão interferir no funcionamento de eletrônicos periféricos. Em função disso, caso esta concretização seja adotada, é recomendável envolver o dispositivo 60 em um encamisamento metálico aterrado, tal como uma gaiola de Faraday, de maneira a bloquear possíveis escapes inconvenientes de radiofrequência. [0040] Quanto ao funcionamento da bateria 1 em questão, o mesmo é baseado no conceito de aprisionamento e sequestro de elétrons, realizado através do dispositivo 60 de controle de fluxo de elétrons. Neste sentido, o aprisionamento e sequestro de elétrons podem ser denominados como acúmulos eletrostáticos que proporcionam acúmulo de diferencial elétrico positivo ou negativo.

[0041 ] Como exemplo conceituai deste tipo de manipulação de elétrons, pode citar o funcionamento das Garrafas de Leyden. Importante notar que, quando se realiza o aprisionamento e sequestro de elétrons em uma garrafa de Leyden com vácuo completo em seu interior, os elétrons acumulados ou sequestrados não resultarão em ions, pois não existem átomos no vácuo. Sendo assim, é possível compreender que o sequestro e aprisionamento de elétrons não depende de íons, mas sim os íons proporcionados pelo potencial ionizador deste sequestro ou aprisionamento de elétrons ocorrem devido à estocagem de elétrons ou também pelo sequestro dos elétrons em si.

[0042] Dito isso, a bateria 1 da presente invenção provê uma forma adequada de acúmulo ou sequestro de elétrons em um ambiente controlado e de forma controlada, permitindo a geração seletiva de um diferencial potencial elétrico negativo e alcalinizante no meio eletrolítico pelo acúmulo de elétrons, ou ainda um diferencial positivo e acidulante pelo sequestro de elétrons, permitindo assim um efetivo controle de potencial de ionização no interior da bateria.

[0043] A bateria 1 da presente invenção provê este controle de potencial através do controle de fluxo de elétrons provido pelo dispositivo 60. Na concretização preferencial acima descrita, referido controle é realizado pela abertura ou fechamento da câmara 61 através da porção móvel, e pelo fornecimento e controle do sentido da corrente elétrica provida pela fonte 50. [0044] Em um primeiro exemplo, como visto na figura 3, a fonte 50 de corrente elétrica está alimentando o primeiro meio eletrolítico 20, cujo fluxo é barrado pelo dispositivo 60 tal que os elétrons tendem a se acumular no primeiro meio eletrolítico 20, gerando assim um alto potencial de ionização, consequentemente permitindo um alto fluxo de elétrons quando da regulagem do dispositivo 60 para a passagem de elétrons.

[0045] Em um segundo exemplo, como visto na figura 4, a fonte 50 de corrente elétrica é invertida para alimentar o segundo meio eletrolítico 30, tal que os elétrons tendem a ser transferidos para o primeiro meio eletrolítico 20 mas são barrados pelo dispositivo 60. Isto provê um efetivo sequestro ou perda de elétrons e efetivamente gera um acúmulo de ions positivos no primeiro meio eletrolítico 20, reduzindo o potencial de ionização da bateria e permitindo a redução do fluxo de elétrons entre os eletrodos.

[0046] Desta maneira, a presente invenção permite a geração e a regulagem de um potencial de ionização da bateria 1 através do uso de um dispositivo 60 que regula o fluxo de elétrons entre um e outro eletrodos 21 , 31 e pela aplicação de corrente elétrica por uma fonte 50 a um ou outro meios eletrolíticos 20, 30. Isto permite não apenas a potencial aceleração do fluxo de elétrons (o que pode ser vantajoso para aplicações onde é necessária a aceleração de carregamento e descarregamento da bateria), mas também a potencial desaceleração do fluxo de elétrons (o que é vantajoso para evitar sobreaquecimentos, incêndios e explosões).

[0047] Importante salientar que a presente bateria 1 deverá preferencialmente trabalhar com altas tensões elétricas e baixa amperagem, assim havendo um grande potencial ionizador e deionizador com baixo consumo energético onde, com o direcionamento de acúmulo de elétrons no meio eletrolítico, haverá um maior potencial iônico-aniônico para o eletrólito negativo e assim intensificando este meio, bem como, quando da inversão da corrente no gerador 50, então haverá sequestros de elétrons e assim acidulando este meio eletrolítico e se o eletrólito em questão for negativo, alcalino, então haverá uma eletroneutralização deste meio e por fim invertendo o potencial ionizador e se criando um verdadeiro inversor iônico. Esta metodologia também se aplica para meios eletrolíticos ácidos, onde o princípio de acúmulo de elétrons também terá seus efeitos aplicados de forma inversa ao descrito acima. Referido gerador 50 poderá trabalhar com tensões de preferencialmente 1 kV até 1 GV, mais preferencialmente de 10 kV a 150 kV. A corrente elétrica poderá, preferencialmente, ser de 0,00001 A até 10 A, mais preferencialmente 0,1 A. Referido gerador poderá ser acionado por meios externos tais como um motor elétrico de veículo, por exemplo. Caso sejam utilizados em ambientes estáticos, pode-se utilizar um sistema químico autogerador, fotoelétrico, nuclear ou demais alternativas possíveis, dependendo da aplicação desejada. [0048] Neste sentido, a presente invenção ainda contempla um método de controle de potencial de ionização de uma bateria, o qual compreende as etapas de:

[0049] - regular um dispositivo de regulagem de passagem de elétrons

60 para impedir ao menos parcialmente a passagem de elétrons entre um primeiro eletrodo 21 e um segundo eletrodo 31 ; e

[0050] - aplicar corrente elétrica em um primeiro ou em um segundo meio eletrolítico 20, 30.

[0051 ] Em uma concretização possível, a etapa de regular o dispositivo de regulagem de passagem de elétrons 60 compreende a abertura ou fechamento seletivo ao menos parcial de uma câmara 61 do dispositivo de regulagem de passagem de elétrons 60.

[0052] Em outra concretização possível, a abertura ou fechamento ao menos parcial da câmara 61 compreende a movimentação seletiva de uma porção móvel 62 do dispositivo de regulagem de passagem de elétrons 60 em relação a um dos eletrodos 21 , 31.

[0053] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.