Hva er et Nanowire-batteri?

Et nanowire-batteri er en form for kjemisk lagringsbatteri basert på litium-ion-batterimodellen, som først ble utviklet i 2007 ved Stanford University i USA. Det er fortsatt under foredling fra og med 2011, med salg til publikum planlagt i 2012. Teknologien bruker en rekke mange tilkoblede silisium-nanotråder i en billionth-a-meter skala, som ligger i den negative spenningen av batteriet. Denne utviklingen innen materialvitenskap har økt lagringstetthet fra 8 til 10 ganger i forhold til konvensjonelle litium-ion-batterier, noe som ville gjort noe som et oppladbart kamera, mobiltelefon eller laptop-batteri som varer 8 til 10 ganger lenger før det ble utladet og hadde plugges i. Nanowire-batteriet blir også sett på som en nøkkelutvikling for elbiler, ettersom det har mye raskere ladningshastigheter både på grunn av det økte overflatearealet til selve nanotrådene og på grunn av bruk av silisium i den kjemiske strukturen.

Prinsippene bak nanowire-batteriet har lagt til rette for lignende forskning ved Sandia National Laboratories i USA fra 2010, der en silisium nanowire-anode dannet av bare en nanowire brukes. Denne nanotråden er 100 nanometer bred, eller omtrent bredden på en gjennomsnittlig menneskelig rød blodcelle, og omtrent 10.000 nanometer lang, eller 0,01 millimeter. Hensikten med dette batteriet, som er laget med et transmisjonselektronmikroskop (TEM), er å undersøke teknologiens muligheter. Det er også planer om at det skal fungere som en ekstrem liten strømkilde for medisinske implantater, så vel som strøm til andre mikroelektronikk-enheter.

Utviklingen av nanowire-batteriet blir sett på som revolusjonerende, selv om det har noen begrensede ulemper. Siden overflaten til de kombinerte nanotrådene er mye større enn området som en grafittanode i et typisk batteri har, etter en periode med flere ladefaser, begynner nanotrådene å anskaffe en solid elektrolyttinterfase (SEI). Dette er en type kjemisk belegg som begrenser den nåværende bæreevnen til silisium nanotrådanoden. En slik begrensning kan føre til et raskt fall av strøm for nanowire-batteriet når det eldes, selv om forskning har vist at de praktisk talt kan lades til 80% av fulle nivåer minst 250 ganger, og målet er å nå et oppladningsnivå av 3000 ganger i kommersielle sektorprodukter.

Forskning på silisiumbaserte lagringsbatterier har pågått i over tretti år. Praktiske problemer med hevelse av silisium har begrenset ideenes nytte til nanotrådene ble oppfunnet. Den ledende forskeren på prosjektet ved Stanford University, Dr. Yi Cui, har foredlet nanowire-batteriet siden minst 2007. Det er nå sett på som i stand til å skalere opp til praktiske masseproduksjonsnivåer ved bruk av karbon-silisium-nanotråd, som ikke krever høye temperaturer for å vokse som rent silisium gjør.