Molte delle attuali batterie utilizzano la stessa struttura a due elettrodi yin e yang con isolamento non conduttore intermedio, ma ora gli ingegneri Cornell hanno sviluppato una nuova struttura insolita perché usano intrecciati Struttura a spirale e possiede caratteristiche di carica istantanea Questa nuova tecnologia si basa su un complesso insieme di forme porose - il gyroide - prima che venisse spesso utilizzato per creare un grafene "materiale miracoloso bidimensionale". .
Immagine della batteria a spirale sviluppata dalla Cornell University
Inoltre, le nuove batterie utilizzano pellicole di carbonio ultrasottili (anche se non sono paragonabili al grafene), basandosi su un processo di auto-assemblaggio noto come "blockco-polymer".
Questa spirale a 24 atomi di carbonio costituisce l'anodo della batteria, che contiene migliaia di fori, ciascuno di circa 40 nm di larghezza.
Questi pori sono stati rivestiti con uno strato di separazione di circa 10 nm di spessore, seguito dall'aggiunta di un catodo di zolfo.Infine, una porzione finale del vuoto è stata riempita con un polimero conduttivo chiamato PEDOT.
Ogni poro può immagazzinare e trasferire energia, che è molto simile alla microbatteria.Tuttavia, disperdendoli sull'enorme area superficiale dell'elica, la densità energetica della nuova architettura è molto più grande del tradizionale design della batteria.
Secondo i ricercatori, in pratica, ciò significa che la batteria può essere ricaricata in pochi secondi o anche più velocemente! Il ricercatore capo Ulrich Wiesner ha dichiarato:
Questa struttura tridimensionale elimina sostanzialmente tutta la perdita di volume nell'attrezzatura.
La cosa più importante è che le aree di reciproca penetrazione sono ridotte a nanoscala, quindi possiamo aumentare esponenzialmente la densità di energia.
In altre parole, rispetto alla tradizionale struttura della batteria, è possibile ottenere energia in un tempo più breve.
Anche così, il nuovo design non è privo di difetti: quando la batteria viene caricata e scaricata, lo zolfo si gonfierà e la parte PEDOT non lo farà, con il passare del tempo, quest'ultimo si esaurirà gradualmente.
Quando lo zolfo si espande, questi minuscoli polimeri si romperanno in pezzi, quando si ridurrà di nuovo, non potrà essere ricollegato, il che significa che parte della batteria 3D non può più essere utilizzata.
