Cos'è una batteria di nanofili?

Una batteria di nanofili è una forma di batteria di conservazione chimica basata sul modello di batteria agli ioni di litio, sviluppata per la prima volta nel 2007 alla Stanford University negli Stati Uniti.È ancora in fase di perfezionamento a partire dal 2011, con le vendite al pubblico previsto per il 2012. La tecnologia utilizza una serie di molti nanofili di silicio connessi a una miliardo di una scala di un metro, situata all'estremità di tensione negativa della batteria.Questo progresso nella scienza dei materiali ha un aumento della densità di stoccaggio da 8 a 10 volte rispetto a quella delle batterie convenzionali agli ioni di litio, che renderebbe qualcosa come una fotocamera ricaricabile, un telefono cellulare o una batteria per laptop per la durata di 8 a 10 volte più in più prima che fosse esaurita e avevada collegare. La batteria di nanofili è anche vista come uno sviluppo chiave per le auto elettriche, in quanto ha tassi di carica molto più veloci sia a causa dell'aumento della superficie degli stessi nanofili sia a causa dell'uso del silicio nella sua struttura chimica.

I principi dietro la batteria del nanofilo hanno facilitato ricerche simili ai Sandia National Laboratories negli Stati Uniti a partire dal 2010, dove viene utilizzato un anodo di nanofilo di silicio formato da un solo nanofilo.Questo nanofilo è largo 100 nanometri, o circa la larghezza di un globulo rosso umano medio e lungo circa 10.000 nanometri o 0,01 millimetri.Lo scopo di questa batteria, che è realizzata con un microscopio elettronico a trasmissione (TEM), è quello di ricercare ulteriormente le capacità della tecnologia.Ci sono anche piani per servire da fonte di energia estremamente piccola per gli impianti medici e come altri dispositivi di microelettronica.

Lo sviluppo della batteria di nanofili è visto come rivoluzionario, sebbene abbia alcuni svantaggi limitati.Poiché la superficie dei nanofili combinati è molto maggiore dell'area che un anodo di grafite in una batteria tipica ha, dopo un periodo di diverse fasi di ricarica, i nanofili iniziano ad acquisire un solido elettrolitico interfase (SEI).Questo è un tipo di rivestimento chimico che limita l'attuale capacità di carico dell'anodo del nanofilo di silicio.Tale limitazione potrebbe comportare un rapido abbandono di potenza per la batteria dei nanofili mentre invecchia, sebbene la ricerca abbia dimostrato che possono essere praticamente ricaricati all'80% dei livelli completi almeno 250 volte e l'obiettivo è raggiungere un livello di ricaricadi 3.000 volte nei prodotti del settore commerciale.

La ricerca sulle batterie di stoccaggio a base di silicio è in corso da oltre trent'anni.I problemi pratici con il gonfiore al silicio hanno limitato l'utilità dell'idea fino a quando i nanofili non sono stati inventati.Il principale ricercatore del progetto presso la Stanford University, il Dr. Yi Cui, ha perfezionato la batteria dei nanofili dal 2007. Ora è visto come in grado di ridimensionare i livelli pratici di produzione di massa mediante l'uso dei nanofili del carbonio-silicio,che non richiedono alte temperature per crescere come fa il silicio puro.