Eine Nanodraht-Batterie ist eine Form eines chemischen Akkumulators basierend auf dem Lithium-Ionen-Batteriemodell, das erstmals 2007 an der Stanford University in den USA entwickelt wurde. Ab 2011 befindet sie sich noch in der Verfeinerung, der Verkauf an die Öffentlichkeit ist für 2012 geplant. Die Technologie verwendet eine Reihe von vielen verbundenen Silizium-Nanodrähten im milliardstel-Meter-Bereich, die sich am negativen Spannungsende der Batterie befinden. Dieser Fortschritt in der Materialwissenschaft hat die Speicherdichte gegenüber herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien um das 8- bis 10-fache erhöht, wodurch so etwas wie eine wiederaufladbare Kamera, ein Handy oder ein Laptop-Akku 8- bis 10-mal länger halten würde, bevor sie aufgebraucht und verbraucht ist Auch für Elektroautos gilt die Nanodraht-Batterie als Schlüsselentwicklung, da sie sowohl durch die vergrößerte Oberfläche der Nanodrähte selbst als auch durch die Verwendung von Silizium in der chemischen Struktur deutlich schnellere Laderaten aufweist.
Die Prinzipien der Nanodrahtbatterie haben ab 2010 ähnliche Forschungen in den Sandia National Laboratories in den USA ermöglicht, wo eine Silizium-Nanodrahtanode verwendet wird, die aus nur einem Nanodraht besteht. Dieser Nanodraht ist 100 Nanometer breit oder etwa so breit wie ein durchschnittliches menschliches rotes Blutkörperchen und etwa 10,000 Nanometer lang oder 0.01 Millimeter. Der Zweck dieser Batterie, die mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) hergestellt wird, ist es, die Möglichkeiten der Technologie weiter zu erforschen. Es ist auch geplant, dass es als extrem kleine Stromquelle für medizinische Implantate sowie zur Stromversorgung anderer mikroelektronischer Geräte dienen soll.
Die Entwicklung der Nanodraht-Batterie gilt als revolutionär, weist jedoch einige begrenzte Nachteile auf. Da die Oberfläche der kombinierten Nanodrähte viel größer ist als die Fläche, die eine Graphitanode in einer typischen Batterie hat, beginnen die Nanodrähte nach mehreren Aufladephasen, eine Festelektrolyt-Zwischenphase (SEI) anzunehmen. Dies ist eine Art chemischer Beschichtung, die die Stromtragfähigkeit der Silizium-Nanodraht-Anode einschränkt. Eine solche Einschränkung könnte zu einem schnellen Leistungsabfall der Nanodrahtbatterie mit zunehmendem Alter führen, obwohl Untersuchungen gezeigt haben, dass sie praktisch mindestens 80 Mal auf 250% des vollen Ladestands aufgeladen werden können, und das Ziel ist es, einen Ladezustand zu erreichen von 3,000-mal in gewerblichen Produkten.
Seit über dreißig Jahren wird an siliziumbasierten Akkumulatoren geforscht. Praktische Probleme mit der Siliziumquellung haben die Nützlichkeit der Idee eingeschränkt, bis Nanodrähte erfunden wurden. Der leitende Forscher des Projekts an der Stanford University, Dr. Yi Cui, verfeinert die Nanodraht-Batterie seit mindestens 2007. Sie wird nun als in der Lage angesehen, durch den Einsatz von Kohlenstoff-Silizium-Nanodrähten auf praktisches Massenproduktionsniveau zu skalieren. die keine hohen Temperaturen erfordern, um zu wachsen wie reines Silizium.