纳米技术是纳米尺度的科学，在物质的原子或分子水平上工作。纳米是十亿分之一米，肉眼看不见。纳米技术正被用于许多不同领域的创新，包括医学、环境、技术和能源存储。纳米科学的概念最早始于 1959 年，当时物理学家理查德-费曼谈到了操纵和控制单个原子和分子。我们现在所熟知的纳米科学领域始于 1981 年，当时开发出了扫描隧道显微镜，使科学家能够看到单个原子并开始纳米级研究。在电池行业，许多公司正在努力将纳米技术融入电池和电池生产工艺中，希望能够改善材料的开采以及电池的性能和容量。
纳米技术是如何改善材料开采的？
锂是目前最令人垂涎的电池所需材料。随着便携式技术和电动车的持续增长，以及对能源储存的需求不断增加，分析师预测，锂的需求将 到2029年增加10倍.70%的锂是通过盐水提取来开采的，这包括将富含盐分的水抽入一系列的蒸发池。水蒸发，最终从池塘中提取纯锂。然而，这个过程不仅是水的密集型，影响附近居民和农民的供水，而且只提取了30至50%的可用锂。
一家公司正在努力利用纳米技术来提高这一过程的效率。EnergyX公司利用一种叫做金属有机框架（MOF）的纳米技术来 将锂从其他材料中分离出来 在水里。MOF是一种多孔材料，由金属离子和有机配体组成，形成一个笼状结构。它们可以像筛子一样隔离材料，这就是EnergyX利用它的方式。MOF的小孔允许锂通过，但阻止了其他离子，如镁或钙，允许以更有效的方式提取锂。该公司设计了他们的技术，以纳入目前的盐水池系统，最大限度地提高采矿过程。创造更高效、可持续和环保的采矿过程，对满足锂和其他电池材料的需求有很大帮助。
纳米技术是如何改进电池的？
目前有许多项目围绕着使用纳米技术来创造更好的电池。这些项目包括增加电极的表面积以提高容量，以及改善电池的安全性和稳定性。
先进材料公司TruSpin Nanomaterial Innovation利用了 硅纳米纤维 以提高锂离子电池的能量容量。长期以来，由于硅的高离子携带能力，它一直是作为电池阳极的首选。然而，由于其在整个充电/放电周期中容易膨胀和破碎，制造商在将其纳入电池时面临困难。纳米技术可以帮助解决这个问题。通过使用纳米纤维，TruSpin能够解决这些膨胀问题，并使制造过程具有高度可扩展性和成本效率。
Amprius是另一家利用纳米技术使硅更适用于电池的公司。他们设计了 鸡蛋状胶囊 以保护硅不与电解质发生负反应，这将导致阳极形成非导电的固体电解质相间层并降低容量。该结构还为硅的安全膨胀和收缩提供了空间。在他们的设计中，一个硅纳米粒子被一个高导电性的碳壳所包围，锂离子可以通过这个碳壳。通过这种配置，他们的团队发现，在1000次充/放电循环后，阳极仍然保留了74%的容量。
纯金属锂也是一种备受青睐的电池材料。然而，由于它具有高度的反应性。 树突 在阳极的表面上往往会形成树枝状的结构，可以刺穿并损坏电池。为了解决这个问题，莱斯大学的科学家们利用了 碳纳米管薄膜 来涂抹金属锂箔。该涂层阻止锂离子附着在金属锂阳极上，并防止枝晶生长。
尽管尺寸很小，但纳米技术有可能在电池开发、研究和制造方面掀起大浪。好的、高质量的 电池测试设备 研究人员可以发现电池性能中的模式和差距，并发现纳米技术有可能帮助填补的领域。
