Un miliardo di nanopori potrebbe stare su un francobollo. Credito:NEES, un DOE Energy Frontier Research Center
I ricercatori dell'Università del Maryland hanno inventato un'unica minuscola struttura che include tutti i componenti di una batteria che, secondo loro, potrebbe portare alla miniaturizzazione definitiva dei componenti per l'accumulo di energia.
La struttura è chiamata nanoporo:un minuscolo foro in un foglio di ceramica che contiene l'elettrolita per trasportare la carica elettrica tra gli elettrodi di nanotubi alle due estremità. Il dispositivo esistente è un test, ma la batteria bitsy funziona bene. Primo autore Chanyuan Liu, uno studente laureato in scienze e ingegneria dei materiali, dice che può essere caricato completamente in 12 minuti, e può essere ricaricato migliaia di volte.
Al progetto ha collaborato un team di chimici UMD e scienziati dei materiali:Gary Rubloff, direttore del Maryland NanoCenter e professore al Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e all'Istituto per la Ricerca sui Sistemi; Canta Bok Lee, professore presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica e il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali; e sette del loro dottorato di ricerca. studenti (due ora laureati).
Molti milioni di questi nanopori possono essere stipati in una batteria più grande delle dimensioni di un francobollo. Uno dei motivi per cui i ricercatori pensano che questa unità abbia così tanto successo è perché ogni nanoporo ha la forma degli altri, che consente loro di imballare insieme in modo efficiente le minuscole batterie sottili. La modellazione della coautrice Eleanor Gillette mostra che il design unico della batteria a nanopori è responsabile del suo successo.
Lo spazio all'interno dei fori è così piccolo che lo spazio che occupano, tutto sommato, non sarebbe altro che un granello di sabbia.
Ora che gli scienziati hanno la batteria funzionante e hanno dimostrato il concetto, hanno anche identificato miglioramenti che potrebbero rendere la prossima versione 10 volte più potente. Il prossimo passo verso la commercializzazione:gli inventori hanno concepito strategie per produrre la batteria in grandi lotti.
Ogni estremità del minuscolo poro viene trattata per aggiungere nanotubi che raccolgono la carica elettrica condotta dall'elettrolita liquido che riempie il poro. Credito:NEES, un DOE Energy Frontier Research Center