Viele der aktuellen Batterien verwenden die gleiche Yin und Yang-Zwei-Elektroden-Struktur mit einer Nicht-Leiter-Isolation dazwischen, aber jetzt haben die Cornell-Ingenieure eine ungewöhnliche neue Struktur entwickelt, weil sie ineinander greifen Swirl-artige Struktur und Eigenschaften der sofortigen Aufladung Diese neue Technologie basiert auf einem Komplex von porösen Formen - der Gyroid - bevor es oft verwendet wurde, um "zweidimensionale Wundermaterial" Graphen zu erstellen. .
Spiral-Batterie-Bildgebung, entwickelt von der Cornell University
Darüber hinaus verwenden neue Batterien ultradünne Kohlenstoffschichten (obwohl sie nicht mit Graphen vergleichbar sind), wobei sie sich auf einen Selbstorganisationsprozess stützen, der als "Blockcopolymer" bekannt ist.
Diese Helix 24 Facetten auf Kohlenstoffbasis bilden die Anode der Batterie, die Tausende von Löchern enthält, die jeweils etwa 40 nm breit sind.
Diese Poren wurden mit einer Trennschicht von etwa 10 nm Dicke beschichtet, gefolgt von der Zugabe einer Schwefelkathode.Schließlich wurde ein letzter Teil des Hohlraums mit einem leitfähigenPolymer namens PEDOT gefüllt.
Jede Pore kann Energie speichern und übertragen, die der Mikrobatterie sehr ähnlich ist, jedoch ist die Energiedichte der neuen Architektur viel größer als beim traditionellen Batteriedesign, da sie auf der großen Oberfläche der Helix verteilt sind.
In der Praxis bedeutet dies, dass die Batterie in Sekundenschnelle oder noch schneller aufgeladen werden kann! Das sagte der Forscher Ulrich Wiesner:
Diese dreidimensionale Struktur eliminiert im Wesentlichen den gesamten Volumenverlust in der Ausrüstung.
Wichtiger ist, dass die Bereiche der gegenseitigen Durchdringung auf den Nanobereich reduziert wurden, so dass wir die Energiedichte als Index erhöhen können.
Mit anderen Worten, verglichen mit der traditionellen Batteriestruktur können Sie in kürzerer Zeit Energie gewinnen.
Dennoch ist das neue Design nicht ohne Fehler: Wenn der Akku geladen und entladen wird, dehnt sich der Schwefel aus und der PEDOT-Teil dehnt sich nicht aus, im Laufe der Zeit verschleißt der Akku allmählich.
Wenn sich der Schwefel ausdehnt, reißen diese winzigen Polymere in Stücke, und wenn es wieder schrumpft, kann es nicht wieder verbunden werden, dh ein Teil der 3D-Batterie kann nicht mehr verwendet werden.
