Wat is een Nanowire-batterij?
Een nanodraadbatterij is een vorm van chemische opslagbatterij gebaseerd op het lithium-ionbatterijmodel, voor het eerst ontwikkeld in 2007 aan de Stanford University in de VS. Het ondergaat nog steeds verfijning vanaf 2011, met verkoop aan het publiek gepland voor 2012. De technologie maakt gebruik van een reeks van vele verbonden silicium nanodraden op een miljardste schaal, gelegen aan het negatieve spanningsuiteinde van de batterij. Deze vooruitgang in de materiaalwetenschap heeft de opslagdichtheid verhoogd van 8 tot 10 keer ten opzichte van conventionele lithium-ionbatterijen, waardoor een oplaadbare camera, mobiele telefoon of laptopbatterij 8 tot 10 keer langer meegaat voordat deze leeg is en De nanodraadbatterij wordt ook gezien als een belangrijke ontwikkeling voor elektrische auto's, omdat deze veel snellere laadsnelheden heeft, zowel vanwege het grotere oppervlak van de nanodraden zelf als vanwege het gebruik van silicium in de chemische structuur.
De principes achter de nanodraadbatterij hebben vergelijkbaar onderzoek bij Sandia National Laboratories in de VS vanaf 2010 mogelijk gemaakt, waar een silicium nanodraadanode gevormd door slechts één nanodraad wordt gebruikt. Deze nanodraad is 100 nanometer breed, of ongeveer de breedte van een gemiddelde menselijke rode bloedcel, en ongeveer 10.000 nanometer lang, of 0,01 millimeter. Het doel van deze batterij, die is gemaakt met een transmissie-elektronenmicroscoop (TEM), is om de mogelijkheden van de technologie verder te onderzoeken. Er zijn ook plannen om het te dienen als een extreem kleine stroombron voor medische implantaten en als voeding voor andere micro-elektronische apparaten.
De ontwikkeling van de nanodraadbatterij wordt als revolutionair gezien, hoewel deze enkele beperkte nadelen heeft. Aangezien het oppervlak van de gecombineerde nanodraden veel groter is dan het gebied dat een grafietanode in een typische batterij heeft, na een periode van verschillende oplaadfasen, beginnen de nanodraden een vaste elektrolytinterfase (SEI) te verwerven. Dit is een soort chemische coating die de stroombelastbaarheid van de silicium nanodraadanode beperkt. Een dergelijke beperking kan resulteren in een snelle stroomuitval voor de nanodraadbatterij naarmate deze ouder wordt, hoewel onderzoek heeft aangetoond dat deze praktisch 250 keer tot 80% van het volledige niveau kunnen worden opgeladen en het doel is om een oplaadniveau te bereiken van 3000 keer in producten van de commerciële sector.
Onderzoek naar op silicium gebaseerde accu's is al meer dan dertig jaar aan de gang. Praktische problemen met de zwelling van silicium hebben het nut van het idee beperkt totdat nanodraden werden uitgevonden. De hoofdonderzoeker van het project aan de Stanford University, Dr. Yi Cui, verfijnt de nanodraadbatterij sinds minstens 2007. Het wordt nu gezien als in staat om op te schalen naar praktische massaproductie niveaus door het gebruik van koolstof-silicium nanodraden, waarvoor geen hoge temperaturen nodig zijn om te groeien zoals puur silicium dat doet.