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 forfining fra 2011 med salg til den offentlige planlagte for 2012. Teknologien bruger en række mange tilsluttede silicium-nanotråd i en milliard-af-en-meter skala, der ligger i den negative spændingsende ende af batteriet. This advancement in materials science has increased storage density from 8 to 10 times over that of conventional lithium-ion batteries, which would make something like a rechargeable camera, cell phone, or laptop battery last 8 to 10 times longer before it was depleted and had to be plugged in. The nanowire battery is also seen as a key development for electric cars, as it has much faster charge rates both because of the increased surface area of the nanowires themselves and på grund af brugen af silicium i dens 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 nanowire er 100 nanometre bred eller omkring bredden af en gennemsnitlig humane røde blodlegemer og ca. 10.000 nanometer lang eller 0,01 millimeter. Formålet med dette batteri, der er fremstillet med et transmissionselektronmikroskop (TEM), er at undersøge teknologiens kapaciteter yderligere. Der er også planer om, at det kan fungere som en ekstremt lille strømkilde til medicinske implantater samt strøm andre mikroelektroniske enheder.
Udviklingen af nanowire -batteriet ses som revolutionerende, skønt det har nogle begrænsede ulemper. Da overfladearealet af de kombinerede nanotråd 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 solid elektroLyte Interphase (SEI). Dette er en type kemisk belægning, der begrænser den aktuelle bæreevne for silicium -nanowire -anoden. En sådan begrænsning kan resultere i et hurtigt fald i strøm til Nanowire -batteriet, da det ældes, selvom forskningen har vist, at de praktisk talt kan genoplades til 80% af de fulde niveauer mindst 250 gange, og målet er at nå et genopladningsniveau på 3.000 gange i kommercielle sektorprodukter.
Forskning i siliciumbaserede opbevaringsbatterier har foregået i over tredive år. Praktiske problemer med hævelse i silicium har begrænset ideenes anvendelighed, indtil nanotråd blev opfundet. Den førende forsker på projektet ved Stanford University, Dr. Yi Cui, har forfinet nanowire-batteriet siden mindst 2007. Det ses nu som værende i stand til at skalere op til praktiske masseproduktionsniveauer ved hjælp af kulstof-silicon-nanotråd, som ikke kræver høje temperaturer for at vokse som ren silikon gør.