Kompletta nanobatterier bildas i varje nanopore i en tät nanoporematris (2 miljarder per kvadratcentimeter), använda atomskiktsavsättning för att noggrant kontrollera tjockleken och längden på koncentriska nanorör i flera skikt, som fungerar som elektroder i varje ände.
Små batterier som bildas inuti nanoporer visar att korrekt skalade nanostrukturer kan använda hela den teoretiska kapaciteten hos laddningslagringsmaterialet. Dessa nanobatterier levererade sin lagrade energi effektivt med hög effekt (snabbladdning och urladdning) och för längre cykling.
Exakta strukturer kan konstrueras för att bedöma grunderna för jon- och elektrontransport i nanostrukturer för energilagring och för att testa gränserna för tredimensionell nanobatteriteknologi.
Nanostrukturerade batterier, när det är rätt designat och byggt, erbjuder löfte om att leverera sin energi med mycket högre effekt och längre livslängd än konventionell teknik. För att behålla hög energitäthet, nanostrukturer (som nanotrådar) måste arrangeras som täta "nanostrukturskogar, " producerar tredimensionella nanogeometrier där joner och elektroner snabbt kan röra sig. Forskare har byggt uppsättningar av nanobatterier i miljarder beställda, identiska nanoporer i en aluminiumoxidmall för att avgöra hur väl joner och elektroner kan göra sitt jobb i så ultrasmå miljöer.
Nanobatterierna tillverkades genom atomskiktsavsättning för att göra oxidnanorör för jonlagring inuti metallnanorör för elektrontransport, allt inne i varje ände av nanoporerna. De små nanobatterierna fungerar extremt bra:de kan överföra hälften av sin energi på bara en 30 sekunders laddning eller urladdningstid, och de förlorar bara några få procent av sin energilagringskapacitet efter 1000 cykler. Forskare tillskriver denna prestanda till rationell design och välkontrollerad tillverkning av nanorörformade elektroder för att rymma jonrörelse in och ut och nära kontakt mellan de tunna kapslade rören för att säkerställa snabb transport för både joner och elektroner.
