摘要：纳米孔内构建非常细小的电池，结果显示适当规模的结果可以利用电荷存储材料的全部理论容量。电池用于评估能量存储纳米结构中离子和电子输运基础。

完整的纳米电池由致密纳米孔阵列（每平方厘米内有20亿个纳米孔）上的每个孔构成，这种阵列经原子层沉积技术形成，并精确控制多层同心管的厚度和长度，纳米孔的两端分别作为电极。

图片来源：Gary Rubloff, University of Maryland（马里兰大学）

纳米孔内部形成微型电池，结果表明适当规模的结果可以利用电荷存储材料的全部理论容量。这些纳米电池可高效的存储能量，具有高功率（快速充放电）以及良好循环性能。

精密的结构可以用以评估能量存储纳米结构中离子和电子的输运基础，并测试三维纳米电池技术的局限。

相比于传统电池，适当设计并构建的纳米电池在能量传输上具有高得多的功率以及更长的寿命。为了保持这种高能量密度，纳米结构（比如纳米线）必须是阵列结构，例如致密的“纳米森林”，这种三维纳米几何结构可以快速迁移离子和电子。研究人员已经在氧化铝模板中数十亿个有序的、完全相同的纳米孔中构建了纳米电池，确定了在这样超级微小的环境下离子和电子如何工作。

纳米电池由原子层沉积技术制备而成，金属纳米管负责电子输运，而金属纳米管内的氧化物纳米管存储离子，这些纳米管位于纳米孔的两端。微型纳米电池运行良好：在短短30秒的充电或放电时间内可转移一半的能量，且在1000次循环后容量只损耗很小的百分之几。研究人员认为该性能来自于纳米管电极的合理设计以及良好的生长控制，使得离子在紧密连接薄嵌套管的内外运动，确保了离子和电子的快速输运。

该研究在马里兰大学（University of Maryland）进行，受到由美国能源部科学办公室下辖的基础能源科学办公室（DOE Office of Science, Office of Basic Energy Science）资助的能源前沿研究中心（Energy Frontier Research Center）电能存储纳米结构（Nanostructures for Electrical Energy Storage，NEES）中心的支持。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮