Τι είναι η μπαταρία nanowire;

Μια μπαταρία Nanowire είναι μια μορφή μπαταρίας χημικής αποθήκευσης που βασίζεται στο μοντέλο μπαταρίας ιόντων λιθίου, που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά το 2007 στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στις ΗΠΑ.Εξακολουθεί να υποβάλλεται σε βελτίωση από το 2011, με τις πωλήσεις στο κοινό που έχει προγραμματιστεί για το 2012. Η τεχνολογία χρησιμοποιεί μια σειρά από πολλά συνδεδεμένα νανοσωλήνες πυριτίου σε κλίμακα δισεκατομμυρίων μέτρων, που βρίσκεται στο αρνητικό άκρο της μπαταρίας.Αυτή η πρόοδος στην επιστήμη των υλικών έχει αυξήσει την πυκνότητα αποθήκευσης από 8 έως 10 φορές σε σχέση με εκείνη των συμβατικών μπαταριών ιόντων λιθίου, οι οποίες θα έκαναν κάτι σαν μια επαναφορτιζόμενη κάμερα, κινητό τηλέφωνο ή μπαταρία φορητού υπολογιστή που διαρκεί 8 έως 10 φορές περισσότερο πριν εξαντληθεί και είχεΓια να συνδεθείτε. Η μπαταρία Nanowire θεωρείται επίσης ως βασική εξέλιξη για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, καθώς έχει πολύ ταχύτερους ρυθμούς φόρτισης τόσο λόγω της αυξημένης επιφάνειας των ίδιων των νανοσωματιδίων όσο και λόγω της χρήσης πυριτίου στη χημική του δομή.

Οι αρχές πίσω από την μπαταρία Nanowire διευκόλυνε παρόμοια έρευνα στα Εθνικά Εργαστήρια της Sandia στις ΗΠΑ από το 2010, όπου χρησιμοποιείται μια άνοδος νανοσωματιδίων πυριτίου που σχηματίζεται μόνο από ένα nanowire.Αυτό το nanowire είναι 100 νανόμετρα πλάτος, ή περίπου το πλάτος ενός μέσου ανθρώπινου ερυθρού αιμοσφαιρίου και περίπου 10.000 νανόμετρα μήκος ή 0,01 χιλιοστά.Ο σκοπός αυτής της μπαταρίας, η οποία γίνεται με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης (TEM), είναι να διερευνήσει περαιτέρω τις δυνατότητες της τεχνολογίας.Υπάρχουν επίσης σχέδια για να χρησιμεύσει ως μια εξαιρετικά μικρή πηγή ενέργειας για τα ιατρικά εμφυτεύματα, καθώς και την εξουσία άλλων συσκευών μικροηλεκτρονικής.

Η ανάπτυξη της μπαταρίας Nanowire θεωρείται επαναστατική, αν και έχει κάποια περιορισμένα μειονεκτήματα.Δεδομένου ότι η επιφάνεια των συνδυασμένων νανοσωματιδίων είναι πολύ μεγαλύτερη από την περιοχή που μια άνοδος γραφίτη σε μια τυπική μπαταρία έχει, μετά από μια περίοδο αρκετών φάσεων επαναφόρτισης, τα νανοσωλήνες αρχίζουν να αποκτούν μια στερεά ηλεκτρολυτική ενδιάμεση φάση (SEI).Αυτός είναι ένας τύπος χημικής επίστρωσης που περιορίζει την τρέχουσα ικανότητα μεταφοράς της ανόδου νανοσωλήνων πυριτίου.Ένας τέτοιος περιορισμός θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχεία πτώση της ισχύος για την μπαταρία νανοσωματιδίων καθώς μεγαλώνει, αν και η έρευνα έχει δείξει ότι μπορούν να επαναφορτιστούν πρακτικά στο 80% των πλήρους επιπέδων τουλάχιστον 250 φορές και ο στόχος είναι να φτάσει σε επίπεδο επαναφόρτισηςτων 3.000 φορές στα προϊόντα του εμπορικού τομέα.

Έρευνα για τις μπαταρίες αποθήκευσης που βασίζονται σε πυρίτιο συνεχίζεται για πάνω από τριάντα χρόνια.Τα πρακτικά προβλήματα με το πρήξιμο του πυριτίου έχουν περιορίσει τη χρησιμότητα της ιδέας μέχρι να εφευρεθούν τα νανοσωλήνες.Ο επικεφαλής ερευνητής για το έργο στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, Δρ Yi Cui, εξευγενίζει την μπαταρία Nanowire από τουλάχιστον το 2007. Τώρα θεωρείται ότι είναι ικανός να κλιμακωθεί σε πρακτικά επίπεδα μαζικής παραγωγής με τη χρήση νανοσωματιδίων άνθρακα-σιλικόν,που δεν απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες για να αναπτυχθούν όπως το καθαρό πυρίτιο κάνει.