O que é uma bateria de nanofios?
Uma bateria de nanofios é uma forma de bateria de armazenamento químico baseado no modelo de bateria de íons de lítio, desenvolvido pela primeira vez em 2007 na Universidade de Stanford, nos EUA. Ainda está passando por refinamento a partir de 2011, com as vendas ao público agendado para 2012. A tecnologia utiliza uma variedade de muitos nanofios de silício conectados em uma escala de bilionésimo de um metro, situada na extremidade negativa da tensão da bateria. This advancement in materials science has increased storage density from 8 to 10 times over that of conventional lithium-ion batteries, which would make something like a rechargeable camera, cell phone, or laptop battery last 8 to 10 times longer before it was depleted and had to be plugged in. The nanowire battery is also seen as a key development for electric cars, as it has much faster charge rates both because of the increased surface area of the nanowires themselves and due to the use de silício em sua estrutura química.
Os princípios por trás da bateria de nanofios facilitaram pesquisas semelhantes nos Laboratórios Nacionais de Sandia nos EUA a partir de 2010, onde é usado um ânodo de nanofio de silício formado por apenas um nanofio. Esse nanofio tem 100 nanômetros de largura, ou com a largura de um glóbulo vermelho humano médio e cerca de 10.000 nanômetros de comprimento, ou 0,01 milímetros. O objetivo desta bateria, fabricado com um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), é pesquisar ainda mais as capacidades da tecnologia. Também há planos para servir como uma fonte de energia extremamente pequena para implantes médicos, bem como poder outros dispositivos de microeletrônica.
O desenvolvimento da bateria de nanofios é visto como revolucionário, embora tenha algumas desvantagens limitadas. Como a área de superfície dos nanofios combinados é muito maior que a área que um ânodo de grafite em uma bateria típica tem, após um período de várias fases de recarga, os nanofios começam a adquirir um sólido eletroLyte Interfase (SEI). Este é um tipo de revestimento químico que restringe a capacidade de carga atual do ânodo de nanofio de silício. Essa limitação pode resultar em uma rápida queda na energia da bateria de nanofios à medida que envelhece, embora a pesquisa tenha mostrado que elas podem ser praticamente recarregadas para 80% dos níveis completos pelo menos 250 vezes, e o objetivo é atingir um nível de recarga de 3.000 vezes em produtos do setor comercial.
A pesquisa sobre baterias de armazenamento à base de silício vem em andamento há mais de trinta anos. Os problemas práticos com o inchaço do silício limitaram a utilidade da idéia até que os nanofios fossem inventados. O pesquisador principal do projeto da Universidade de Stanford, Dr. Yi Cui, refina a bateria de nanofios desde pelo menos 2007. Agora é visto como capaz de aumentar os níveis práticos de produção em massa pelo uso de nanofios de carbono-silício, que não requerem altas temperaturas para crescer como o silício puro.