Una batteria a nanofili è una forma di accumulatore chimico basato sul modello di batteria agli ioni di litio, sviluppato per la prima volta nel 2007 presso la Stanford University negli Stati Uniti. È ancora in fase di perfezionamento a partire dal 2011, con vendite al pubblico previste per il 2012. La tecnologia utilizza una serie di molti nanofili di silicio collegati su una scala di un miliardesimo di metro, situata all’estremità della tensione negativa della batteria. Questo progresso nella scienza dei materiali ha aumentato la densità di stoccaggio da 8 a 10 volte rispetto a quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio, il che farebbe durare da 8 a 10 volte più a lungo qualcosa come una fotocamera ricaricabile, un telefono cellulare o una batteria per laptop prima di esaurirsi e da collegare. La batteria a nanofili è vista anche come uno sviluppo chiave per le auto elettriche, in quanto ha tassi di carica molto più rapidi sia a causa dell’aumento della superficie dei nanofili stessi sia per l’uso del silicio nella sua struttura chimica.
I principi alla base della batteria a nanofili hanno facilitato una ricerca simile presso i Sandia National Laboratories negli Stati Uniti a partire dal 2010, dove viene utilizzato un anodo di nanofili di silicio formato da un solo nanofilo. Questo nanofilo è largo 100 nanometri, o circa la larghezza di un globulo rosso umano medio, e lungo circa 10,000 nanometri, o 0.01 millimetri. Lo scopo di questa batteria, realizzata con un microscopio elettronico a trasmissione (TEM), è di approfondire le capacità della tecnologia. Ci sono anche piani per servire come fonte di energia estremamente piccola per impianti medici e per alimentare altri dispositivi microelettronici.
Lo sviluppo della batteria a nanofili è visto come rivoluzionario, sebbene abbia alcuni inconvenienti limitati. Poiché l’area superficiale dei nanofili combinati è molto maggiore dell’area che ha un anodo di grafite in una tipica batteria, dopo un periodo di diverse fasi di ricarica, i nanofili iniziano ad acquisire un’interfase elettrolitica solida (SEI). Questo è un tipo di rivestimento chimico che limita la capacità di trasporto di corrente dell’anodo di nanofili di silicio. Una tale limitazione potrebbe comportare un rapido calo di potenza per la batteria del nanofilo con l’invecchiamento, sebbene la ricerca abbia dimostrato che possono essere praticamente ricaricate all’80% dei livelli completi almeno 250 volte e l’obiettivo è raggiungere un livello di ricarica di 3,000 volte nei prodotti del settore commerciale.
La ricerca sugli accumulatori a base di silicio va avanti da oltre trent’anni. I problemi pratici con il rigonfiamento del silicio hanno limitato l’utilità dell’idea fino all’invenzione dei nanofili. Il ricercatore capo del progetto presso la Stanford University, il dott. Yi Cui, ha perfezionato la batteria dei nanofili almeno dal 2007. Ora è considerata in grado di raggiungere livelli pratici di produzione di massa mediante l’uso di nanofili di carbonio-silicio, che non richiedono alte temperature per crescere come fa il silicio puro.