Vad är ett Nanowire-batteri?

Ett nanowire-batteri är en form av kemiskt lagringsbatteri baserat på litiumjonbatteri-modellen, som först utvecklades 2007 vid Stanford University i USA. Det fortsätter att förfinas från och med 2011, med försäljning till allmänheten planerad till 2012. Tekniken använder en mängd många anslutna kisel-nanotrådar på en miljardstor skala, belägen vid batteriets negativa spänningsände. Detta framsteg inom materialvetenskap har ökat lagringstätheten från 8 till 10 gånger jämfört med konventionella litiumjonbatterier, vilket skulle göra något som en laddningsbar kamera, mobiltelefon eller laptopbatteri varar 8 till 10 gånger längre innan den tömdes och hade Anslut nanowire-batteriet ses också som en nyckelutveckling för elbilar, eftersom det har mycket snabbare laddningshastigheter både på grund av den ökade ytan på själva nanotrådarna och på grund av användningen av kisel i dess kemiska struktur.

Principerna bakom nanowire-batteriet har underlättat liknande forskning vid Sandia National Laboratories i USA från 2010, där en kisel-nanowire-anod bildad av bara en nanowire används. Denna nanotråd är 100 nanometer bred, eller ungefär bredden på en genomsnittlig mänsklig röd blodcell, och cirka 10 000 nanometer lång, eller 0,01 millimeter. Syftet med detta batteri, som är tillverkat med ett transmissionselektronmikroskop (TEM), är att ytterligare undersöka teknikens kapacitet. Det finns också planer på att den ska fungera som en extremt liten strömkälla för medicinska implantat samt för att driva andra mikroelektronikapparater.

Utvecklingen av nanowire-batteriet ses som revolutionerande, även om det har några begränsade nackdelar. Eftersom ytan för de kombinerade nanotrådarna är mycket större än det område som en grafitanod i ett typiskt batteri har, efter en period av flera laddningsfaser, börjar nanotrådarna få ett fast elektrolytinterfas (SEI). Detta är en typ av kemisk beläggning som begränsar den nuvarande bärkapaciteten för kisel nanotrådanoden. En sådan begränsning kan resultera i ett snabbt fall av kraft för nanowire-batteriet när det åldras, även om forskning har visat att de praktiskt taget kan laddas till 80% av fulla nivåer minst 250 gånger, och målet är att nå en laddningsnivå av 3 000 gånger i kommersiella sektorprodukter.

Forskning om kiselbaserade lagringsbatterier har pågått i över trettio år. Praktiska problem med kiselsvällningen har begränsat användbarheten av idén tills nanotrådarna uppfanns. Den ledande forskaren på projektet vid Stanford University, Dr. Yi Cui, har förädlat nanowire-batteriet sedan åtminstone 2007. Det anses nu vara kapabelt att skala upp till praktiska massproduktionsnivåer med användning av kol-kisel-nanotrådar, som inte kräver höga temperaturer för att växa som rent kisel gör.