ナノワイヤーバッテリーとは？

ナノワイヤ電池は、リチウムイオン電池モデルに基づく化学蓄電池の一種で、2007年に米国のスタンフォード大学で最初に開発されました。 この技術は、バッテリーの負電圧端に位置し、10億分の1メートル規模で接続された多数のシリコンナノワイヤの配列を利用します。 この材料科学の進歩により、従来のリチウムイオン電池の8倍から10倍にストレージ密度が向上しました。これにより、充電式カメラ、携帯電話、ラップトップバッテリーのようなものは、使い果たされて使い果たされる前に8倍から10倍長持ちしますナノワイヤバッテリーは、電気自動車にとっても重要な開発と見なされています。ナノワイヤ自体の表面積の増加と化学構造でのシリコンの使用により、充電速度がはるかに速いためです。

ナノワイヤバッテリーの背後にある原理により、2010年現在、米国のサンディア国立研究所で同様の研究が促進されており、1本のナノワイヤで形成されたシリコンナノワイヤアノードが使用されています。 このナノワイヤは、幅が100ナノメートル（平均的なヒト赤血球の幅）で、長さが約10,000ナノメートル（0.01ミリメートル）です。 透過型電子顕微鏡（TEM）で作られたこのバッテリーの目的は、技術の能力をさらに研究することです。 また、医療用インプラントの非常に小さな電源として機能するだけでなく、他のマイクロエレクトロニクス機器に電力を供給する計画もあります。

ナノワイヤ電池の開発は画期的と見られていますが、いくつかの欠点があります。 結合されたナノワイヤの表面積は、通常のバッテリーのグラファイトアノードの面積よりもはるかに大きいため、数回の再充電フェーズの後、ナノワイヤは固体電解質界面（SEI）を獲得し始めます。 これは、シリコンナノワイヤアノードの電流容量を制限する化学コーティングの一種です。 そのような制限により、ナノワイヤバッテリーは古くなるにつれて急速に電力が低下する可能性がありますが、研究により、実際にはフルレベルの80％に少なくとも250回再充電できることが示されており、目標は再充電レベルに達することです商業部門の製品では3,000回。

シリコンベースの蓄電池の研究は30年以上にわたって行われています。 ナノワイヤが発明されるまで、シリコンの膨張に関する実際的な問題により、アイデアの有用性が制限されてきました。 スタンフォード大学のプロジェクトの主任研究者であるYi Cui博士は、少なくとも2007年からナノワイヤバッテリーを改良しています。現在、カーボンシリコンナノワイヤを使用することにより、実用的な量産レベルにスケールアップできると考えられています。純粋なシリコンのように成長するのに高温を必要としません。