コーネル大学：バッテリーを数秒、またはそれ以上に充電することはもはや夢ではありません！

多くの現在のバッテリーは、非導体絶縁を備えた同様の陰陽二重電極構造を使用しています。しかし現在、コーネル大学のエンジニアは、織り交ぜられた渦と瞬間的な帯電のおかげで、珍しい新しい構造を開発しました。多孔質形状の複雑なセットであるジャイロイド24に基づく新しい技術は、以前は「2次元の奇跡の材料」であるグラフェンの製造に使用されていました。

グラフェンとは完全に同じではありませんが、ブロックコポリマーと呼ばれる自己組織化プロセスを使用して組み立てられた極薄の炭素膜もあります。

カーボンベースの24面ヘリックスは、バッテリーのアノードを形成します。このアノードには、それぞれ幅が約40nmの数千の穴があります。

細孔は約10ナノメートルの厚さの分離層でコーティングされ、次に硫黄カソードが追加され、最後のギャップはPEDOTと呼ばれる導電性ポリマーで埋められます。

各細孔は、ミニチュアバッテリーのように、エネルギーを蓄え、伝達することができます。しかし、スピロヘータの巨大な表面積にそれらを分散させることにより、新しい構造のエネルギー密度は、従来のバッテリー設計のエネルギー密度よりもはるかに大きくなります。

実際には、これはバッテリーが数秒、またはさらに速く充電できることを意味します、と研究者達は言います。主任研究員のUlrichWiesnerは次のように述べています。

この3次元構造は、基本的に機器のすべてのボリューム損失を排除します。

さらに重要なことに、相互貫入の場がナノスケールに縮小されるため、エネルギー密度を指数関数的に増加させることができます。

つまり、従来のバッテリーよりも短時間でエネルギーを得ることができます。

それでも、新しいデザインには欠点がないわけではありません。バッテリーを充電および放電すると、硫黄は膨張しますが、PEDOT部分は膨張しません。後者は時間の経過とともに摩耗します。ヴィースナーは言った：

硫黄が膨張すると、これらの小さなポリマーは細かく裂かれます。再び収縮すると、再接続できません。これは、3Dバッテリーの一部が使用できなくなったことを意味します。

チームは現在、概念実証の特許を求めながらこの問題に取り組んでいます。この研究の詳細は、最近発行されたジャーナルエネルギーおよび環境科学に掲載されました。

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