Тим истраживача на Универзитету Цорнелл, који води Улрицх Виеснер, професор инжењерства Спенцер Т. Олин на Одељењу за науку о материјалима и инжењерству, бави се потражњом батерије која има потенцијал брзих наелектрисања.
Идеја иза ове технологије: „Уместо да аноду и катоду батерија имате на обе стране непроводног сепаратора, испреплетајте компоненте у самокомпонујућу 3Д жироидну структуру, са хиљадама наносних пора испуњених компонентама неопходним за енергију складиштење и испорука “.
„Ово је заиста револуционарна архитектура батерија“, рекао је Виеснер, чији је рад групе „Блоцк Цополимер Деривед 3-Д Интерпенетратинг Мултифунцтионал Гироидал Нанохибрид фор Стораге Енерги Стораге “ објављен 16. маја у публикацији „Енергија и животна средина“, публикацији Краљевског друштва. хемије.
„Ова тродимензионална архитектура у основи елиминише све губитке од мртве запремине вашег уређаја“, рекао је Виеснер. „Што је још важније, смањивање димензија ових међусобно прођених домена све до наноразмера, као што смо то учинили, даје вам за редове величине већу густину снаге. Другим речима, енергији можете приступити у много краћим временима него што се то обично ради са конвенционалним батеријама. “
Колико је то брзо? Виеснер је рекао да ће се, због димензија елемената батерије смањене до наноразмера, „до тренутка када кабел утакнете у утичницу, за неколико секунди, можда и брже, батерија напунити“.
Концепт ове 3Д батерије заснован је на самосталном састављању блок-кополимера, који су користили у другим електронским уређајима, укључујући жироидну соларну ћелију и жироидни суперпроводник. Водећи аутор овог дела, Јоерг Вернер, експериментисао је са самомонтирајућим мембранским мембранама и питао се да ли би се тај принцип могао применити на угљеничне материјале за складиштење енергије.
Танки жироидни филмови угљеника - анода батерије, генерисани самосталним састављањем блок-кополимера - садрже хиљаде периодичних пора величине око 40 нанометара. Даље облагање ових пора дебљином од 10 нанометара, која је електронски изолована, али је јон-проводни сепаратор пресвучен електро-полимеризацијом, која по самој природи поступка производи сепарациони слој без рупа. Апсолутно ови кварови попут рупа у сепаратору могу довести до катастрофалног квара који доводи до пожара на мобилним уређајима попут мобилних телефона и лаптопа.
Прелазак на други корак, који је додавање катодног материјала. У овом случају додајте сумпор у одговарајућој количини која не испуњава сасвим остатак пора. Али сумпор може да прихвати електроне, али не проводи електричну енергију. Последњи корак је затрпавање полимером који електронски проводи, познат као ПЕДОТ (поли).
Иако ова архитектура нуди доказ концепта, рекао је Виеснер, то није без изазова. Промене јачине звука током пражњења и пуњења батерије постепено деградирају ПЕДОТ сакупљач наелектрисања, који не доживљава повећање запремине попут сумпора.
„Када се сумпор прошири“, рекао је Виеснер, „имате те мале комадиће полимера који се поцепају, а онда се неће поново повезати када се поново скупља. То значи да постоје делови 3Д батерије којима тада не можете приступити. “
Тим и даље покушава да усаврши технику, али се пријавио за заштиту пацијента на раду на доказивању концепта. Рад је подржао Центар за енергетски материјал у ЦОРНЕЛЛ-у, а финансирали су га америчко Министарство енергетике као и Национална научна фондација.