محققان استنفورد، راهی برای استفاده از نانوسیم‌های سیلیکونی در باتری‌های قابل شارژ یون– لیتیوم یافته‌اند. این باتری‌ها در لپ‌تاپ‌ها، ipodها، دوربین‌های فیلم‌برداری، موبایل‌ها و افزاره‌های بی‌شمار دیگری کاربرد دارند.
افزایش ده برابری ظرفیت ذخیره‌سازی در باتری‌های نانوسیمی
محققان استانفورد، راهی برای استفاده از نانوسیم‌های سیلیکونی در باطری‌های قابل
شارژ یون– لیتیوم یافته‌اند. این باطری‌ها در لپ‌تاپ‌ها، ipodها، دوربین‌های فیلم‌برداری،
موبایل‌ها و افزاره‌های بی‌شمار دیگری کاربرد دارند.
این باطری جدید ـ که به‌وسیله یک گروه تحقیقاتی به رهبری یی سوئی، استادیار علم و
مهندسی مواد، توسعه یافته‌است ـ نسبت به باطری‌های یون– لیتیوم امروزی ده برابر
بیشتر الکتریسیته تولید می‌کند؛ در این حالت، لپ‌تاپی که دو ساعت شارژ باطری را نگه
می‌داشت، می‌تواند بیست ساعت کار کند؛ چیزی که مطلوب مسافران و تاجران اقیانوس‌نورد
است. سوئی گفت: «این یافته یک بهبود کوچک نیست، بلکه یک توسعه انقلابی به شمار می‌رود».
افزودن ظرفیت ذخیره‌سازی باطری‌های یون– لیتیومی می‌تواند آنها را برای کارخانجات
ساخت خودروهای برقی جذاب بکند. سوئی می‌گوید که آنها حتی می‌توانند در خانه‌ها و
اداره‌جات برای ذخیره‌سازی الکتریسیته تولیدشده به‌وسیله صفحات خورشیدی پشت‌بام،
مورد استفاده قرار گیرند.
ظرفیت ذخیره‌سازی یک باطری یون – لیتیومی با مقدار لیتیومی که می‌تواند در آند
باطری نگهداری شود، تعیین می‌گردد. آند معمولاً از جنس کربن است. سیلیکون ظرفیت
بیشتری نسبت به کربن دارد، ولی یک عیب دارد: سیلیکون استفاده‌شده در آند باطری، در
مدت شارژ شدن هنگامی که یون‌های مثبت لیتیوم را به خود جذب می‌کند، منبسط می‌شود و
در مدت تخلیه شدن هنگامی که در یک وسیله برقی(مثل ipod) مورد استفاده قرار می‌گیرد،
منقبض می‌گردد. این چرخه انبساط/ انقباض باعث می‌شود که سیلیکون ـ که معمولاً به
شکل ذره‌ای یا لایه نازک است ـ خرد شده، عملکرد باطری را خراب کند.
باطری این محققان با استفاده از فناوری‌نانو این مشکل را حل کرده‌است. لیتیوم در
جنگلی از نانوسیم‌های سیلیکونی ـ که قطر هر کدام از آنها حدود یک هزارم ضخامت یک
برگ کاغذ است ـ ذخیره می‌شود. جذب لیتیوم به‌وسیله این نانوسیم‌ها، آنها را چهار
برابر منبسط می‌کند؛ ولی برخلاف سایر شکل‌های سیلیکون، این نانوسیم‌ها خرد نمی‌شوند.
تحقیق در مورد استفاده از سیلکون در باطری‌ها از سه دهه پیش آغاز شده‌است. چان، یکی
از این محققان، توضیح داد: «محققان این تحقیق را رها کردند، زیرا ظرفیت به اندازه
کافی بالا نرفت و طول عمر نیز مناسب نبود. این مشکل فقط به‌دلیل شکل سیلیکونی بود
که آنها استفاده می‌کردند، زیرا خیلی بزرگ بود و محققان نتوانستند این تغییرات حجم
را کنترل کنند». اوضاع با آمدن نانوسیم‌های سیلیکونی تغییر کرد. چان گفت: «ما فقط
آنها را کنار هم قرار دادیم». این محققان نانوسیم‌های سیلیکونی را روی یک زیرلایه
فولادی ضد زنگ رشد دادند. این کار باعث ایجاد یک تماس الکتریکی بسیار خوب گردید.
سوئی برای ثبت اختراع درخواستی ارائه کرده‌است. او مشغول ثبت یک شرکت و یا عقد
قراردادی با یک کارخانه باطری‌سازی است. او می‌گوید: «ساخت باطری‌های نانوسیمی به
یک یا دو قدم دیگر نیاز دارد، ولی مطمئناً در مقیاس‌های بالاتر نیز قابل اعمال
خواهد بود. این فرایند یک فرایند کاملاً قابل فهم است».
نتایج این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.
