Che cos'è una batteria Nanowire?

Una batteria a nanofili è una forma di accumulatore chimico basato sul modello di batteria agli ioni di litio, sviluppato per la prima volta nel 2007 presso la Stanford University negli Stati Uniti. È ancora in fase di perfezionamento a partire dal 2011, con le vendite al pubblico previste per il 2012. La tecnologia utilizza una serie di molti nanofili di silicio collegati su una scala di un miliardesimo di metro, situata all'estremità della tensione negativa della batteria. Questo progresso nella scienza dei materiali ha aumentato la densità di memoria da 8 a 10 volte rispetto alle batterie agli ioni di litio convenzionali, il che farebbe qualcosa come una batteria ricaricabile per fotocamera, telefono cellulare o laptop durare da 8 a 10 volte più a lungo prima che si esaurisse e da collegare. La batteria a nanofili è anche vista come uno sviluppo chiave per le auto elettriche, poiché ha velocità di carica molto più elevate sia per l'aumento della superficie dei nanofili stessi sia per l'uso del silicio nella sua struttura chimica.

I principi alla base della batteria a nanofili hanno facilitato ricerche simili presso Sandia National Laboratories negli Stati Uniti a partire dal 2010, dove viene utilizzato un anodo a nanofili di silicio formato da un solo nanofilo. Questo nanofilo è largo 100 nanometri, o circa la larghezza di un globulo rosso umano medio, e lungo circa 10.000 nanometri o 0,01 millimetri. Lo scopo di questa batteria, realizzata con un microscopio elettronico a trasmissione (TEM), è di ricercare ulteriormente le capacità della tecnologia. Ci sono anche piani per farlo funzionare come una fonte di alimentazione estremamente piccola per impianti medici e per alimentare altri dispositivi microelettronici.

Lo sviluppo della batteria a nanofili è visto come rivoluzionario, sebbene abbia alcuni inconvenienti limitati. Poiché la superficie dei nanofili combinati è molto più grande dell'area che un anodo di grafite in una batteria tipica ha, dopo un periodo di diverse fasi di ricarica, i nanofili iniziano ad acquisire un'interfase elettrolitica solida (SEI). Questo è un tipo di rivestimento chimico che limita l'attuale capacità di carico dell'anodo nanofilo di silicio. Tale limitazione potrebbe tradursi in un rapido calo della potenza della batteria a nanofili mentre invecchia, anche se la ricerca ha dimostrato che possono essere praticamente ricaricati all'80% dei livelli completi almeno 250 volte e l'obiettivo è raggiungere un livello di ricarica 3.000 volte nei prodotti del settore commerciale.

La ricerca sulle batterie di accumulo a base di silicio è in corso da oltre trent'anni. I problemi pratici con il rigonfiamento del silicio hanno limitato l'utilità dell'idea fino all'invenzione dei nanofili. Il ricercatore capo del progetto presso la Stanford University, il dottor Yi Cui, sta perfezionando la batteria a nanofili almeno dal 2007. Ora è visto come in grado di scalare ai livelli pratici di produzione di massa mediante l'uso di nanofili di carbonio-silicio, che non richiedono alte temperature per crescere come fa il silicio puro.

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