Co to jest bateria Nanowire?
Bateria nanoprzewodowa jest formą chemicznej baterii akumulatorowej opartej na modelu baterii litowo-jonowej, opracowanej po raz pierwszy w 2007 r. Na Uniwersytecie Stanforda w USA. Od 2011 r. Wciąż jest udoskonalany, a sprzedaż publiczna zaplanowana jest na 2012 r. Technologia wykorzystuje szereg połączonych nanoprzewodów krzemowych w skali miliardowej metra, usytuowanych na ujemnym końcu akumulatora. Postęp w nauce o materiałach zwiększył gęstość przechowywania od 8 do 10 razy w porównaniu z konwencjonalnymi akumulatorami litowo-jonowymi, co sprawiłoby, że coś w rodzaju akumulatora, telefonu komórkowego lub laptopa trwałoby 8 do 10 razy dłużej, zanim byłby wyczerpany i miał do podłączenia. Akumulator nanoprzewodowy jest również postrzegany jako kluczowy rozwój samochodów elektrycznych, ponieważ ma znacznie szybsze prędkości ładowania zarówno ze względu na zwiększoną powierzchnię samych nanodrutów, jak i ze względu na zastosowanie krzemu w jego strukturze chemicznej.
Zasady stojące za baterią nanoprzewodową ułatwiły podobne badania w Sandia National Laboratories w USA od 2010 r., W których zastosowano krzemową anodę nanoprzewodową utworzoną przez tylko jeden nanoprzewod. Ten nanoprzewód ma szerokość 100 nanometrów, czyli mniej więcej szerokość przeciętnej ludzkiej czerwonej krwinki, i długość około 10 000 nanometrów, czyli 0,01 milimetra. Celem tego akumulatora, wykonanego z transmisyjnym mikroskopem elektronowym (TEM), jest dalsze badanie możliwości tej technologii. Planuje się również, że ma on służyć jako niezwykle małe źródło zasilania implantów medycznych, a także zasilać inne urządzenia mikroelektroniczne.
Rozwój baterii nanoprzewodowej jest postrzegany jako rewolucyjny, choć ma pewne ograniczone wady. Ponieważ pole powierzchni połączonych nanodrutów jest znacznie większe niż pole, które ma anoda grafitowa w typowej baterii, po okresie kilku faz ładowania, nanodruty zaczynają nabywać stałą interfazę elektrolitową (SEI). Jest to rodzaj powłoki chemicznej, która ogranicza nośność prądu krzemowej anody nanoprzewodzącej. Takie ograniczenie może spowodować gwałtowny spadek mocy w miarę upływu czasu baterii nanoprzewodowej, chociaż badania wykazały, że można je praktycznie naładować do 80% pełnych poziomów co najmniej 250 razy, a celem jest osiągnięcie poziomu doładowania 3000 razy w produktach sektora komercyjnego.
Badania nad akumulatorami krzemowymi trwają od ponad trzydziestu lat. Praktyczne problemy z pęcznieniem krzemu ograniczają użyteczność tego pomysłu do momentu wynalezienia nanodrutów. Główny badacz projektu na Uniwersytecie Stanforda, dr Yi Cui, udoskonala baterię nanoprzewodową od co najmniej 2007 roku. Obecnie jest ona postrzegana jako zdolna do skalowania do praktycznych poziomów produkcji masowej dzięki zastosowaniu nanodrutów węglowo-krzemowych, które nie wymagają wzrostu temperatury, tak jak czysty krzem.