현재의 많은 배터리는 그 사이에 비 도체 절연이 적용된 동일한 음과 양 2 전극 구조를 사용하지만, 코넬 엔지니어들은 서로 얽힌 소용돌이 모양의 구조와 순간 충전 특성을 지니고 있으며,이 새로운 기술은 '2 차원 기적 소재'그래 핀 (graphene)을 만들기 전에 자주 사용되는 자이로 (gyroid)와 같은 복잡한 다공성 형태를 기반으로합니다. .
Cornell University에서 개발 한 나선형 배터리 이미징
또한 새로운 배터리는 '블록 코 폴리머 (blockco-polymer)'라고 알려진 자체 조립 공정을 사용하여 초박막 카본 필름을 사용합니다 (그래 핀과 비교할 수는 없지만).
이 탄소 기반의 나선형면은 수천 개의 구멍을 포함하는 배터리의 양극을 구성하며, 각 구멍은 약 40nm입니다.
이 공극을 약 10nm 두께의 분리 층으로 코팅 한 다음 황 음극을 추가하고 최종적으로 공극의 마지막 부분을 PEDOT라고하는 전도성 고분자로 채 웁니다.
각 기공은 마이크로 배터리와 매우 흡사 한 에너지를 저장 및 전송할 수 있지만, 헬릭스의 거대한 표면에 분산시킴으로써 새로운 아키텍처의 에너지 밀도가 기존 배터리 설계보다 훨씬 큽니다.
연구원에 따르면 실제로 이것은 배터리가 몇 초 또는 더 빨리 충전 될 수 있다는 것을 의미합니다. 리드 연구원 인 Ulrich Wiesner는 다음과 같이 말했습니다 :
이 3 차원 구조는 기본적으로 장비의 모든 체적 손실을 제거합니다.
더 중요한 것은 상호 침투 영역이 나노 수준으로 축소되므로 기하 급수적으로 에너지 밀도를 높일 수 있다는 것입니다.
즉, 기존의 배터리 구조와 비교하면 더 짧은 시간에 에너지를 얻을 수 있습니다.
배터리가 충전 및 방전 될 때 유황이 팽창하고 PEDOT 부품이 사라지게됩니다. 시간이 지남에 따라 후자는 점차적으로 마모됩니다 .Wiesner는 다음과 같이 지적합니다.
유황이 팽창하면이 작은 폴리머는 조각으로 찢어지며 다시 축소되면 다시 연결될 수 없으므로 3D 배터리의 일부를 더 이상 사용할 수 없습니다.
