Hvad er et Nanowire-batteri?
Et nanowire-batteri er en form for kemisk opbevaringsbatteri baseret på lithium-ion-batterimodellen, der først blev udviklet i 2007 på Stanford University i USA. Det gennemgår stadig finjustering fra 2011, hvor salget til offentligheden er planlagt til 2012. Teknologien anvender en række mange tilsluttede silicium-nanotråd i en billionth-of-a-meter skala, der ligger ved batteriets negative spændingsende. Denne udvikling inden for materialevidenskab har øget lagertætheden fra 8 til 10 gange i forhold til konventionelle lithium-ion-batterier, hvilket ville gøre noget som et genopladeligt kamera, mobiltelefon eller laptop-batteri vare 8 til 10 gange længere, før det blev tømt og havde tilsluttes. Nanowire-batteriet ses også som en nøgleudvikling for elbiler, da det har meget hurtigere opladningshastigheder både på grund af det øgede overfladeareal for selve nanodrådene og på grund af brugen af silicium i dets kemiske struktur.
Principperne bag nanowire-batteriet har lettet lignende forskning på Sandia National Laboratories i USA fra 2010, hvor en silicium-nanowire-anode dannet af kun en nanowire bruges. Denne nanotråd er 100 nanometer bred eller ca. bredden af en gennemsnitlig menneskelig rød blodlegeme og ca. 10.000 nanometer lang eller 0,01 millimeter. Formålet med dette batteri, der er lavet med et transmissionselektronmikroskop (TEM), er at undersøge teknologiens muligheder. Der er også planer for, at den kan fungere som en ekstrem lille strømkilde til medicinske implantater samt til at drive andre mikroelektronikudstyr.
Udviklingen af nanowire-batteriet ses som revolutionerende, selvom det har nogle begrænsede ulemper. Da overfladearealet af de kombinerede nanotråde er meget større end det område, som en grafitanode i et typisk batteri har, efter en periode med flere genopladningsfaser, begynder nanotrådene at erhverve en fast elektrolytinterfase (SEI). Dette er en type kemisk belægning, der begrænser den nuværende bæreevne for silicium nanotrådanoden. En sådan begrænsning kan resultere i et hurtigt fald i strømmen til nanowire-batteriet, når det ældes, selvom forskning har vist, at de praktisk talt kan oplades til 80% af fulde niveauer mindst 250 gange, og målet er at nå et opladningsniveau af 3.000 gange i kommercielle sektorprodukter.
Forskning i siliciumbaserede opbevaringsbatterier har pågået i over tredive år. Praktiske problemer med hævelse af silicium har begrænset nytten af ideen, indtil nanotrådene blev opfundet. Den førende forsker på projektet ved Stanford University, Dr. Yi Cui, har forarbejdet nanowire-batteriet siden mindst 2007. Det ses nu som værende i stand til at skalere op til praktiske masseproduktionsniveauer ved hjælp af carbon-silicium-nanotråd, som ikke kræver høje temperaturer for at vokse som ren silicium gør.