Ang koponan ng mananaliksik sa Cornell University na pinangunahan ni Ulrich Wiesner, ang Spencer T. Olin Propesor ng Engineering sa Kagawaran ng Materyal na Agham at Engineering, ay tinutugunan ang pangangailangan ng isang baterya na may potensyal na mabilis na pagsingil.
Ideya sa likod ng teknolohiyang ito: pag-iimbak at paghahatid ”.
"Ito ay tunay na isang rebolusyonaryo na arkitektura ng baterya," sabi ni Wiesner, na ang papel ng pangkat na, "Block Copolymer Derived 3-D Interpenetrating Multifunctional Gyroidal Nanohybrid for Electrical Energy Storage," ay nai-publish noong Mayo 16 sa Energy and Environmental Science, isang publication ng Royal Society ng Chemistry.
"Ang three-dimensional na arkitekturang karaniwang inaalis ang lahat ng pagkalugi mula sa patay na dami ng iyong aparato," sabi ni Wiesner. "Higit na mahalaga, ang pag-urong ng mga sukat ng mga interpenetrated na domain na ito hanggang sa nanoscale, tulad ng ginawa namin, ay nagbibigay sa iyo ng mga order ng lakas na mas mataas ang density ng kuryente. Sa madaling salita, maaari mong ma-access ang enerhiya sa mas maiikling oras kaysa sa karaniwang ginagawa sa mga maginoo na arkitektura ng baterya. "
Ang bilis nito Sinabi ni Wiesner na, dahil sa mga sukat ng mga elemento ng baterya na bumababa sa nanoscale, "sa oras na ilagay mo ang iyong cable sa socket, sa segundo, marahil kahit na mas mabilis, sisingilin ang baterya."
Ang konsepto ng 3D-baterya na ito ay batay sa block copolymer self-assembling, na ginamit nila upang magamit sa iba pang mga elektronikong aparato ay may kasamang isang gyroidal solar cell at isang gyroidal superconductor. Pangunahing may-akda ng gawaing ito, si Joerg Werner ay nag-eksperimento sa self-assembling na mga lamad ng pagsasala at nagtaka kung ang prinsipyong iyon ay maaaring mailapat sa mga materyales ng carbon para sa pag-iimbak ng enerhiya.
Ang gyroidal manipis na mga pelikula ng carbon - ang anode ng baterya, na binuo ng block copolymer self-assemble - ay nagtatampok ng libu-libong mga pores na pores sa pagkakasunod-sunod ng 40 nanometers ang lapad. Ang karagdagang patong ng mga pores na ito na may isang 10 nanometer-makapal, na kung saan ay elektronikong insulated ngunit ang paghihiwalay ng pagsasagawa ng ion ay pinahiran ng electro-polymerization, na sa likas na katangian ng proseso ay gumagawa ng isang layer na walang pinhole na paghihiwalay. At, ganap na ang mga depekto na ito tulad ng mga butas sa separator ay maaaring humantong sa mapinsalang pagkabigo na nagbibigay ng sunog sa mga mobile device tulad ng mga cell phone at laptop.
Ang paglipat sa ikalawang hakbang, na kung saan ay isang karagdagan ng materyal na katod. Sa kasong ito, magdagdag ng Sulfur sa isang naaangkop na halaga na hindi masyadong punan ang natitirang mga pores. Ngunit, ang asupre ay maaaring tumanggap ng mga electron ngunit hindi nagsasagawa ng kuryente. Ang pangwakas na hakbang ay ang pag-backfill ng isang elektronikong pagsasagawa ng polimer, na kilala bilang PEDOT (poly).
Habang ang arkitekturang ito ay nag-aalok ng patunay ng konsepto, sinabi ni Wiesner, hindi ito walang mga hamon. Ang mga pagbabago sa dami habang naglalabas at nagcha-charge ang baterya ay unti-unting pinapasama ang kolektor ng singil ng PEDOT, na hindi nakakaranas ng pagpapalawak ng lakas ng tunog na ginagawa ng asupre.
"Kapag lumalaki ang asupre," sabi ni Wiesner, "mayroon kang maliit na piraso ng polimer na natanggal, at pagkatapos ay hindi ito kumonekta muli kapag lumiliit muli. Nangangahulugan ito na may mga piraso ng 3D na baterya na hindi mo ma-access. ”
Sinusubukan pa rin ng koponan na gawing perpekto ang pamamaraan ngunit nag-apply para sa proteksyon ng pasyente sa gawaing proof-of-concept. Ang gawain ay suportado ng Energy Material Center sa CORNELL at pinondohan ng US Department of Energy pati na rin ang National Science Foundation.