Wat is een nanodraadbatterij?

Een nanodraadbatterij is een vorm van chemische opslagbatterij op basis van het lithium-ionbatterijmodel, voor het eerst ontwikkeld in 2007 aan de Stanford University in de VS.Het ondergaat nog steeds verfijning vanaf 2011, met de verkoop aan het publiek gepland voor 2012. De technologie maakt gebruik van een reeks van veel verbonden siliciumnanodraden op een miljardste schaal van een meter, gelegen aan het negatieve spanningsuiteinde van de batterij.Deze vooruitgang in materiaalwetenschap heeft de opslagdichtheid verhoogd van 8 tot 10 keer ten opzichte van die van conventionele lithium-ionbatterijen, die zoiets als een oplaadbare camera, mobiele telefoon of laptop batterij zouden maken, duurt 8 tot 10 keer langer voordat het uitgeput was en had uitgeput en hadom aan te sluiten. De nanowire -batterij wordt ook gezien als een belangrijke ontwikkeling voor elektrische auto's, omdat deze veel snellere ladingssnelheden heeft, zowel vanwege het verhoogde oppervlak van de nanodraden zelf als vanwege het gebruik van silicium in zijn chemische structuur.

De principes achter de Nanowire -batterij hebben vanaf 2010 soortgelijk onderzoek bij Sandia National Laboratories in de VS vergemakkelijkt, waar een silicium nanodraadanode wordt gevormd door slechts één nanodraad wordt gebruikt.Deze nanodraad is 100 nanometer breed, of ongeveer de breedte van een gemiddelde menselijke rode bloedcel en ongeveer 10.000 nanometer lang, of 0,01 millimeter.Het doel van deze batterij, die is gemaakt met een transmissie -elektronenmicroscoop (TEM), is om de mogelijkheden van de technologie verder te onderzoeken.Er zijn ook plannen om te dienen als een extreem kleine stroombron voor medische implantaten en van stroom andere micro -elektronica -apparaten.

De ontwikkeling van de nanodraadbatterij wordt als revolutionair gezien, hoewel het enkele beperkte nadelen heeft.Omdat het oppervlak van de gecombineerde nanodraden veel groter is dan het gebied dat een grafietanode in een typische batterij heeft, beginnen de nanodraden na een periode van verschillende oplaadfasen een vaste elektrolytinterphase (SEI) te verwerven.Dit is een type chemische coating die de huidige draagkracht van de silicium nanodraadanode beperkt.Een dergelijke beperking kan leiden tot een snelle drop in vermogen voor de nanodraadbatterij naarmate deze ouder wordt, hoewel onderzoek heeft aangetoond dat ze praktisch ten minste 250 keer tot 80% van de volledige niveaus kunnen worden opgeladen, en het doel is om een oplaadniveau te bereikenvan 3000 keer in producten voor commerciële sector.

Er is al meer dan dertig jaar onderzoek naar siliconengebaseerde opslagbatterijen.Praktische problemen met de siliciumzwelling hebben het nut van het idee beperkt totdat nanodraden zijn uitgevonden.De hoofdonderzoeker van het project aan de Stanford University, Dr. Yi Cui, verfijnt de nanowire-batterij sinds minstens 2007. Het wordt nu gezien als in staat om te opschalen naar praktische massaproductieniveaus door het gebruik van koolstof-silicon nanodraden,die geen hoge temperaturen vereisen om te groeien zoals puur silicium doet.