Qu'est-ce qu'une batterie à nanofil?
Une batterie à nanofil est une forme de batterie de stockage chimique basée sur le modèle de batterie lithium-ion, développé pour la première fois en 2007 à l'Université Stanford aux États-Unis. Elle doit encore être améliorée en 2011 et les ventes au public sont prévues pour 2012. Cette technologie utilise un ensemble de nombreux nanofils de silicium connectés, à l’échelle d’un milliardième de mètre, situés du côté de la tension négative de la batterie. Cette avancée dans la science des matériaux a multiplié la densité de stockage de 8 à 10 fois celle des batteries lithium-ion conventionnelles, ce qui donnerait à une batterie rechargeable pour appareil photo, téléphone portable ou ordinateur portable une durée de vie 8 à 10 fois supérieure à son épuisement. La batterie à nanofils est également considérée comme un développement essentiel pour les voitures électriques, car elle présente des taux de charge beaucoup plus rapides, à la fois en raison de la plus grande surface des nanofils et de l’utilisation du silicium dans sa structure chimique.
Les principes à la base de la batterie à nanofils ont facilité des recherches similaires chez Sandia National Laboratories aux États-Unis à partir de 2010, où une anode à nanofils de silicium formée par un seul nanofil est utilisée. Ce nanofil a une largeur de 100 nanomètres, soit environ la largeur d’un globule rouge humain moyen, et une longueur d’environ 10 000 nanomètres, ou 0,01 millimètre. Cette pile, fabriquée à l’aide d’un microscope électronique à transmission (TEM), a pour objectif de faire des recherches plus poussées sur les capacités de la technologie. Il est également prévu qu’elle serve de source d’énergie extrêmement petite pour les implants médicaux ainsi que pour alimenter d’autres dispositifs de la microélectronique.
Le développement de la batterie à nanofils est considéré comme révolutionnaire, bien que ses inconvénients soient limités. Étant donné que la surface des nanofils combinés est bien supérieure à celle d'une anode en graphite dans une batterie typique, les nanofils commencent à acquérir, après plusieurs phases de recharge, une interphase à électrolyte solide (SEI). C’est un type de revêtement chimique qui limite la capacité de charge de l’anode en nanofil de silicium. Une telle limitation pourrait entraîner une chute rapide de la puissance de la pile à nanofils à mesure qu’elle vieillit, bien que des recherches aient montré qu’elles peuvent être rechargées pratiquement à 80% des niveaux complets au moins 250 fois, et l’objectif est d’atteindre un niveau de recharge 3 000 fois dans les produits du secteur commercial.
La recherche sur les batteries de stockage à base de silicium se poursuit depuis plus de trente ans. Des problèmes pratiques liés au gonflement du silicium ont limité l’utilité de l’idée jusqu’à ce que les nanofils soient inventés. Le chercheur principal du projet à l'université de Stanford, le Dr Yi Cui, affine la batterie de nanofils depuis au moins 2007. Cette technologie est maintenant considérée comme capable de passer à la production de masse en utilisant des nanofils carbone-silicium, qui ne nécessitent pas de températures élevées pour se développer comme le fait le silicium pur.