Co je to baterie Nanowire?

Nanovláknová baterie je forma chemické akumulátorové baterie založené na modelu lithium-iontové baterie, která byla poprvé vyvinuta v roce 2007 na Stanfordské univerzitě v USA. Od roku 2011 se stále zdokonaluje a prodej je naplánován na rok 2012. Technologie využívá řadu mnoha připojených křemíkových nanočástic v měřítku miliardtiny, umístěných na záporném konci baterie. Tento pokrok ve vědě o materiálech zvýšil hustotu úložiště z 8 na 10krát oproti konvenčním lithium-iontovým bateriím, díky nimž by něco jako dobíjecí kamera, mobilní telefon nebo baterie notebooku vydrželo 8 až 10krát déle, než by se vyčerpal a měl Baterie nanowire je také považována za klíčový vývoj pro elektromobily, protože má mnohem rychlejší nabití jak kvůli zvýšené ploše samotných nanowirů, tak díky použití křemíku ve své chemické struktuře.

Principy za baterií pro nanovlákny usnadnily podobný výzkum v Sandia National Laboratories v USA od roku 2010, kdy se používá anoda z křemíkových nanočástic tvořená pouze jednou nanowirou. Tento nanowire má šířku 100 nanometrů nebo přibližně šířku průměrné lidské červené krvinky a asi 10 000 nanometrů dlouhé nebo 0,01 milimetru. Účelem této baterie, která je vyrobena pomocí transmisního elektronového mikroskopu (TEM), je další výzkum možností této technologie. Existují také plány, které by sloužily jako extrémně malý zdroj energie pro lékařské implantáty a také pro napájení jiných mikroelektronických zařízení.

Vývoj nanovláknové baterie je považován za revoluční, i když má určité omezené nevýhody. Protože povrchová plocha kombinovaných nanowirů je mnohem větší než plocha, kterou grafitová anoda v typické baterii má, po periodě několika dobíjecích fází, nanowire začnou získávat tuhou elektrolytovou mezifázi (SEI). Jedná se o typ chemického povlaku, který omezuje současnou nosnost anody z křemíkových nanočástic. Takové omezení by mohlo mít za následek rychlý výpadek energie pro baterii nanočástic v průběhu jejího stárnutí, i když výzkum ukázal, že mohou být prakticky 250krát plně nabity na 80% plných úrovní a cílem je dosáhnout úrovně nabití 3 000krát v produktech komerčního sektoru.

Výzkum baterií na bázi křemíku probíhá již více než třicet let. Praktické problémy s bobtnáním křemíku omezily užitečnost myšlenky, dokud nebyly vynalezeny nanowire. Hlavní výzkumný pracovník projektu na Stanfordské univerzitě, Dr. Yi Cui, rafinuje nanovláknovou baterii alespoň od roku 2007. Nyní je považována za schopnou škálování na praktickou úroveň hromadné výroby pomocí nanokompozitů uhlíku a křemíku, které nevyžadují růst vysokých teplot jako čistý křemík.