Nanobatterie complete sono formate in ogni nanoporo di un denso array di nanopori (2 miliardi per centimetro quadrato), utilizzando la deposizione di strati atomici per controllare attentamente lo spessore e la lunghezza dei nanotubi concentrici multistrato, che fungono da elettrodi a ciascuna estremità.
Le minuscole batterie formate all'interno dei nanopori dimostrano che le nanostrutture correttamente ridimensionate possono utilizzare l'intera capacità teorica del materiale di accumulo di carica. Queste nanobatterie hanno fornito l'energia immagazzinata in modo efficiente ad alta potenza (carica e scarica rapida) e per cicli prolungati.
È possibile costruire strutture precise per valutare i fondamenti del trasporto di ioni ed elettroni nelle nanostrutture per l'immagazzinamento di energia e per testare i limiti delle tecnologie di nanobatterie tridimensionali.
batterie nanostrutturate, se adeguatamente progettato e costruito, offrono la promessa di fornire la loro energia a una potenza molto più elevata e una vita più lunga rispetto alla tecnologia convenzionale. Per mantenere un'elevata densità di energia, le nanostrutture (come i nanofili) devono essere disposte come dense "foreste di nanostrutture, " producendo nanogeometrie tridimensionali in cui ioni ed elettroni possono muoversi rapidamente. I ricercatori hanno costruito array di nanobatterie all'interno di miliardi di ordinate, nanopori identici in uno stampo di allumina per determinare quanto bene ioni ed elettroni possono svolgere il loro lavoro in ambienti così piccoli.
Le nanobatterie sono state fabbricate mediante deposizione di strati atomici per realizzare nanotubi di ossido per lo stoccaggio di ioni all'interno di nanotubi metallici per il trasporto di elettroni, tutto all'interno di ciascuna estremità dei nanopori. Le minuscole nanobatterie funzionano molto bene:possono trasferire metà della loro energia in appena 30 secondi di carica o scarica, e perdono solo una piccola percentuale della loro capacità di accumulo di energia dopo 1000 cicli. I ricercatori attribuiscono queste prestazioni alla progettazione razionale e alla fabbricazione ben controllata di elettrodi nanotubolari per accogliere il movimento degli ioni in entrata e in uscita e a stretto contatto tra i sottili tubi annidati per garantire un trasporto rapido sia per gli ioni che per gli elettroni.
