Cornell University: Es ist kein Traum mehr, einen Akku in Sekunden oder sogar noch schneller aufzuladen!

Viele aktuelle Batterien verwenden eine ähnliche Yin-Yang-Doppelelektrodenstruktur mit Nichtleiterisolation. Jetzt haben die Ingenieure der Cornell University jedoch dank ihrer verwobenen Wirbel und der sofortigen Aufladung eine ungewöhnliche neue Struktur entwickelt. Die neue Technologie, die auf einem komplexen Satz poröser Formen basiert - der Gyroid 24 - wurde zuvor verwendet, um Graphen, ein "zweidimensionales Wundermaterial", herzustellen.

Es gibt auch einen ultradünnen Kohlenstofffilm, der nicht ganz mit Graphen identisch ist und unter Verwendung eines Selbstorganisationsverfahrens, das als Blockcopolymer bezeichnet wird, zusammengesetzt wird.

Die 24-seitige Helix auf Kohlenstoffbasis bildet die Anode der Batterie, die Tausende von Löchern mit einer Breite von jeweils etwa 40 nm enthält.

Die Poren werden mit einer Trennschicht von etwa 10 Nanometern Dicke beschichtet, dann wird eine Schwefelkathode hinzugefügt und der letzte Spalt wird mit einem leitfähigen Polymer namens PEDOT gefüllt.

Jede Pore kann Energie speichern und übertragen, ähnlich wie eine Miniaturbatterie. Indem sie jedoch über die große Oberfläche der Spirochäten verteilt werden, ist die Energiedichte der neuen Struktur viel größer als die herkömmlicher Batteriedesigns.

In der Praxis bedeutet dies, dass der Akku in Sekunden oder sogar schneller aufgeladen werden kann, sagen die Forscher. Der leitende Forscher UlrichWiesner sagte:

Diese dreidimensionale Struktur eliminiert grundsätzlich alle Volumenverluste in der Ausrüstung.

Noch wichtiger ist, dass das Feld der gegenseitigen Durchdringung auf die Nanoskala reduziert wird, so dass wir die Energiedichte exponentiell erhöhen können.

Mit anderen Worten, Sie können Energie in kürzerer Zeit als mit einer herkömmlichen Batterie erhalten.

Trotzdem ist das neue Design nicht ohne Mängel. Wenn der Akku geladen und entladen wird, dehnt sich der Schwefel aus, der PEDOT-Teil jedoch nicht. Letzteres wird sich mit der Zeit abnutzen. Wiesner sagte:

Während sich der Schwefel ausdehnt, werden diese winzigen Polymere in Stücke gerissen. Wenn es sich wieder zusammenzieht, kann es keine Verbindung mehr herstellen. Dies bedeutet, dass einige Teile des 3D-akkus nicht mehr verwendet werden können.

Das Team arbeitet derzeit an diesem Problem und beantragt ein Patent für den Proof-of-Concept. Details dieser Studie wurden in der kürzlich veröffentlichten Zeitschrift Energy and Environmental Science veröffentlicht.

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