Små batterier lavet i nanoporer håndterer ioner og elektroner for høj effekt og forlænget levetid

Små batterier dannet inde i nanoporer viser, at korrekt skalerede nanostrukturer kan bruge den fulde teoretiske kapacitet af ladningsopbevaringsmaterialet. Disse nanobatterier leverede deres lagrede energi effektivt ved høj effekt (hurtig opladning og afladning) og til længerevarende cykling.

Præcise strukturer kan konstrueres for at vurdere det grundlæggende i ion- og elektrontransport i nanostrukturer til energilagring og for at teste grænserne for tredimensionelle nanobatteriteknologier.

Nanostrukturerede batterier, når korrekt designet og bygget, giver løfte om at levere deres energi med meget højere effekt og længere levetid end konventionel teknologi. For at bevare høj energitæthed, nanostrukturer (såsom nanotråde) skal arrangeres som tætte "nanostrukturskove, " producerer tredimensionelle nanogeometrier, hvor ioner og elektroner hurtigt kan bevæge sig. Forskere har bygget arrays af nanobatterier inde i milliarder af bestilte, identiske nanoporer i en aluminiumoxidskabelon for at bestemme, hvor godt ioner og elektroner kan udføre deres arbejde i så ultrasmå miljøer.

Nanobatterierne blev fremstillet ved aflejring af atomlag for at lave oxidnanorør til ionopbevaring inde i metalnanorør til elektrontransport, alt inde i hver ende af nanoporerne. De små nanobatterier fungerer ekstremt godt:de kan overføre halvdelen af ​​deres energi på kun 30 sekunders opladning eller afladning, og de mister kun et par procent af deres energilagringskapacitet efter 1000 cyklusser. Forskere tilskriver denne ydeevne rationelt design og velkontrolleret fremstilling af nanorørformede elektroder til at rumme ionbevægelse ind og ud og tæt kontakt mellem de tynde indlejrede rør for at sikre hurtig transport for både ioner og elektroner.