Se forman nanobaterías completas en cada nanoporo de una densa matriz de nanoporos (2 mil millones por centímetro cuadrado), utilizando la deposición de capas atómicas para controlar cuidadosamente el grosor y la longitud de nanotubos concéntricos multicapa, que sirven como electrodos en cada extremo.
Las diminutas baterías formadas dentro de los nanoporos demuestran que las nanoestructuras debidamente escaladas pueden utilizar toda la capacidad teórica del material de almacenamiento de carga. Estas nanobaterías entregaron su energía almacenada de manera eficiente a alta potencia (carga y descarga rápidas) y para ciclos prolongados.
Se pueden construir estructuras precisas para evaluar los fundamentos del transporte de iones y electrones en nanoestructuras para el almacenamiento de energía y para probar los límites de las tecnologías de nanobaterías tridimensionales.
Baterías nanoestructuradas, cuando está diseñado y construido correctamente, ofrecen la promesa de entregar su energía a una potencia mucho mayor y una vida útil más larga que la tecnología convencional. Para retener una alta densidad de energía, las nanoestructuras (como los nanocables) deben organizarse como densos "bosques de nanoestructuras, "produciendo nanogeometrías tridimensionales en las que los iones y electrones pueden moverse rápidamente. Los investigadores han construido matrices de nanobaterías dentro de miles de millones de ordenadas, nanoporos idénticos en una plantilla de alúmina para determinar qué tan bien los iones y electrones pueden hacer su trabajo en entornos tan ultrapequeños.
Las nanobaterías se fabricaron mediante deposición de capa atómica para producir nanotubos de óxido para el almacenamiento de iones dentro de nanotubos metálicos para el transporte de electrones. todo dentro de cada extremo de los nanoporos. Las diminutas nanobaterías funcionan muy bien:pueden transferir la mitad de su energía en solo 30 segundos de carga o descarga. y pierden solo un pequeño porcentaje de su capacidad de almacenamiento de energía después de 1000 ciclos. Los investigadores atribuyen este rendimiento al diseño racional y la fabricación bien controlada de electrodos nanotubulares para acomodar el movimiento de iones hacia adentro y hacia afuera y el contacto cercano entre los tubos delgados anidados para garantizar un transporte rápido tanto de iones como de electrones.
