سریع‌ترین الکترود جهان
شرکت فرانسوی ناوا تکنولوژیز (nawa Technologies) ادعا می‌کند که فناوری الکترود این شرکت، بالاترین رسانایی الکتریکی و یونی جهان را در زمینه شارژ و تخلیه دارد که آن را به سریع‌ترین الکترود در جهان تبدیل کرده است. ناوا مدعیست که هم اکنون در حال تولید الکترودهایی با نانولوله‌های کربنی برای باتری‌ها است، که می‌توانند سه برابر چگالی انرژی و ۱۰ برابر نیرو بیشتری را تأمین نمایند. این به معنای زمان شارژی بسیار سریع‌تر و طول عمر باتری تا پنج برابر بیشتر است.
در الکترودهای کربن فعال، عوامل ساختاری، جایگیری (insertion) یونی را در هر مرحله از فرآیند شارژ کاهش می‌دهند. نانولوله‌های کربنی تراز شده به صورت عمودی، محدود شده در سطح نانو، امکان تحرک یونی را افزایش می‌دهند. برای مثال، هنگامی که یک الکترون کربن فعال به جمع‌کننده جریان می‌رسد، در نتیجه ماده اتصال‌دهنده، کُند می‌شود. در مقابل، یک باتری نانولوله کربنی بسیار سریع با جمع‌کننده جریان دسترس‌پذیرتر با این مقاومت مواجه نخواهد شد.
به گفته ناوا، نانولوله‌های کربنی تراز شده به صورت عمودی برای ایجاد یک باتری نانولوله کربنی فوق سریع ضروری هستند. هنگامی که نانولوله‌های کربنی به صورت کلی در الکترود استفاده می‌شوند، در یک چیدمان بی‌نظم و آشفته قرار دارند، این امر باعث می‌شود که یون‌های حامل بار به صورت دلخواه و به هم ریخته حرکت کنند و اغلب مسیر جمع‌کننده جریان را مسدود کنند.
با این حال، نانولوله‌های کربنی تراز شده به صورت عمودی ناوا در ساختاری منظم و شبیه به یک برس بزرگ هستند. هر نانولوله در الکترود با مواد فعال مانند لیتیوم-یون یا سیلیکون پوشش داده می‌شود. کانال‌های مستقیمی که در الکترود ناوا یافت می‌شود، مسافت یون‌ها که باید ۱۰ تا ۱۰۰ بار طی مسیر کنند را بدون هیچ افزایشی در حجم کاهش می‌دهد.
نتیجه نهایی کاهش محصوص میانگین مسیر آزاد یون‌ها است، مسیری که بار باید برای ورود یا ترک باتری نانولوله کربنی فوق سریع طی کند. از آنجا که پوشش مواد فعال مستقیماً به هر نانولوله متصل است، مسیری مستقیم به جمع‌کننده جریان ایجاد می‌کند. برای باتری، این امر چگالی انرژی را تا ۱۰ برابر افزایش می‌دهد و منجر به قدرت بیشتر و زمان‌های شارژ-تخلیه سریع‌تر می‌شود.
از آنجا که در داربست نانولوله فوق‌العاده سبک الکترود و اجزای افزودنی کم‌تر، فضاهایی نیز وجود دارد، باتری بیشتر از مواد فعال ساخته شده است فشرده و سبک‌تر است و در نتیجه چگالی انرژی دو یا سه برابر افزایش می‌یابد. ساختار محکم و مساحت سطح بزرگ‌تر نانولوله‌های کربنی عمودی ترازشده ناوا و توزیع گسترده مواد فعال چندین مسئله را برطرف می‌کند که باعث می‌شود باتری‌ها آرام‌تر عملکرد خود را از دست بدهند. طبق گفته این شرکت، یک باتری نانولوله کربنی فوق سریع که با فناوری الکترود جدید ساخته‌شده، طول عمری پنج برابر بیشتر از باتری‌های ساخته‌شده با الکترودهای معمولی دارد.
چگونه ناوا تکنولوژیز هزینه‌های باتری نانولوله‌های کربنی فوق سریع را کاهش می‌دهد؟
یک مشکل قابل‌توجه در زمینه تجاری‌سازی این فناوری، هزینه است. به طور خاص، هزینه نانولوله‌های کربنی ترازشده به صورت عمودی می‌تواند تا حدود ۱۰ برابر هزینه‌ها را افزایش دهد. ناوا گفته‌است که می‌تواند با استفاده از شیوه‌ای مشابه روشی که برای پوشش‌های ضد انعکاسی برای فتوولتائیک و عینک استفاده می‌شود و تنها چند سنت به ازای هر متر مربع هزینه دارد، هزینه‌ها را کاهش دهد.
با توجه به قابلیت ادامه حیات از لحاظ مالی، این شرکت فرانسوی به تولید کامل الکترود جدید روی آورده است و آن‌ها را برای خط تولید ابرخازن خود ساخته است. ناوا همچنین خاطرنشان کرد که از این فناوری الکترود می‌توان در باتری‌های نانولوله کربن فوق سریع در شکل‌ها و اندازه‌های مختلف استفاده کرد.
الکترود ناوا فقط به باتری‌های لیتیوم-یون محدود نمی‌شود. می‌توان از آن همراه با بسیاری از مواد فعال مختلف، به خصوص سیلیکون استفاده کرد. باتری‌های ساخته‌شده با سیلیکون می‌توانند به طور بالقوه چگالی انرژی دو برابر باتری‌های لیتیوم-یون فراهم نمایند. مشکل اصلی سیلیکون این است که هنگامی که به طور کامل شارژ می‌شود، چهار برابر منبسط می‌شود. این مسئله مکانیکی می‌تواند منجر به ترک‌های از بین برنده باتری شود. فناوری الکترود ناوا ممکن است استفاده از سیلیکون را امکان‌پذیر کند؛ زیرا مبتنی بر پوشش‌های ریزی از ماده فعال است که فضای قابل توجهی برای گسترش دارد. نانولوله‌های کربنی نیز در برابر ترک خوردگی بسیار مقاوم هستند.
اگر باتری‌های نانولوله کربنی فوق سریع از سیلیکون استفاده کنند قابل دوام می‌شوند، این امر باعث می‌شود با توجه به قیمت بالای لیتیوم در کسری از هزینه چگالی انرژی حدوداً ۶ برابر باتری‌های لیتیوم-یون شود. مسئولان ناوا گفته‌اند که نسخه اولیه فناوری جدید آن‌ها احتمالاً تا سال ۲۰۲۲ در بازار عرضه خواهد شد و یک باتری نانولوله کربنی فوق سریع کاملاً تحقق‌یافته می‌تواند در سال ۲۰۲۳ در بازار در دسترس قرار گیرد. ورود این فناوری به بازار بر اساس همکاری با شرکت‌های باتری لیتیوم خواهد بود.
این شرکت فرانسوی که پیش از این به دلیل فناوری ابرخارن خود شناخته می‌شد، اعلام کرده است که فناوری الکترود جدیدی که در حال حاضر برای ابرخارن‌ها بکار می‌رود، می‌تواند به سرعت با باتری‌های لیتیوم-یون جدید سازگار شود. به همان اندازه که این فناوری برای وسایل نقلیه الکتریکی پیشگامانه و نوآورانه است، می‌تواند جهش بزرگی در حوزه هوانوردی ایجاد کند. در حال حاضر چگالی انرژی، زمان شارژ و وزن باتری‌های لیتیوم-یون از جمله مسائل جدی هستند که برای امکان تجاری‌سازی هواپیماهای با آلایندگی صفر باید مورد توجه قرار گیرند.