Vad är ett nanowire -batteri?

Ett nanowire-batteri är en form av kemiskt lagringsbatteri baserat på litiumjonbatterimodellen, som först utvecklades 2007 vid Stanford University i USA. Det genomgår fortfarande förfining från och med 2011, med försäljning till allmänheten planerad till 2012. Tekniken använder en rad många anslutna kisel nanotrådar i en miljard-av-en-meter-skala, belägen vid batteriets negativa spänning. 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 of kisel i sin kemiska struktur.

Principerna bakom Nanowire -batteriet har underlättat liknande forskning vid Sandia National Laboratories i USA från och med 2010, där en kisel nanowire -anod bildad av bara en nanowire används. Denna nanowire är 100 nanometer bred, eller ungefär bredden på en genomsnittlig mänsklig röd blodkropp, 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 för att det ska fungera som en extremt liten kraftkälla för medicinska implantat samt kraft andra mikroelektronikenheter.

Utvecklingen av nanowire -batteriet ses som revolutionerande, även om det har några begränsade nackdelar. Eftersom ytan på 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 skaffa en solid elektroLyte Interfase (SEI). Detta är en typ av kemisk beläggning som begränsar den nuvarande bärförmågan för kisel nanowire -anoden. En sådan begränsning kan resultera i en snabb nedgång i 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 på 3 000 gånger i kommersiella sektorprodukter.

Forskning om kiselbaserade lagringsbatterier har pågått i över trettio år. Praktiska problem med kiselsvullnaden har begränsat användbarheten av idén tills nanotråden uppfanns. Den ledande forskaren på projektet vid Stanford University, Dr. Yi Cui, har förfinat nanowire-batteriet sedan minst 2007. Det ses nu som att man kan skala upp till praktiska massproduktionsnivåer med användning av kolsilikon nanotrådar, som inte kräver höga temperaturer för att växa som rent kisel gör.