當(dāng)前的許多電池，都采用了大同小異的陰陽(yáng)雙電極結(jié)構(gòu)，中間采用了非導(dǎo)體隔離。不過(guò)現(xiàn)在，康奈爾大學(xué)的工程師們開(kāi)發(fā)出了一種不同尋常的新結(jié)構(gòu)，因其采用了相互交織的旋渦狀結(jié)構(gòu)、并且擁有瞬時(shí)充電的特性。這項(xiàng)新技術(shù)基于一套復(fù)雜的多孔形狀——螺旋24面體（gyroid）——在此之前，它經(jīng)常被用于制造“二維奇跡材料”石墨烯。

此外，新電池還采用了超薄碳膜（盡管還沒(méi)法和石墨烯相提并論），借助了一種稱作“嵌段共聚物”（blockco-polymer）的自組裝工藝。

這種碳基螺旋24面體組成了電池的陽(yáng)極，其中包含了數(shù)千個(gè)孔，每個(gè)孔大約有40nm寬。

這些氣孔被涂上了大約10nm厚的分離層、接著加入硫陰極、最后用一種叫做PEDOT的導(dǎo)電聚合物來(lái)填充最后一部分空隙。

每個(gè)細(xì)孔都可以儲(chǔ)存和傳遞能量，與微型電池很是類似。但通過(guò)將它們分散到螺旋體的巨大表面積上，新架構(gòu)的能量密度，比傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)要大得多。

研究人員稱，在實(shí)際操作中，這意味著電池可以在幾秒鐘、甚至更快的時(shí)間內(nèi)完成充電！首席研究員UlrichWiesner表示：

這種三維結(jié)構(gòu)，基本上消除了設(shè)備中的所有容積損耗。

更重要的是，相互滲透的領(lǐng)域縮小到了納米尺度，所以我們才能指數(shù)般提升能量密度。

換言之，與傳統(tǒng)電池結(jié)構(gòu)相比，你可以在更短的時(shí)間內(nèi)獲得能量。

即便如此，新設(shè)計(jì)也不是沒(méi)有缺陷。當(dāng)電池在充放電時(shí)，硫會(huì)發(fā)生膨脹、而PEDOT部分不會(huì)。隨著時(shí)間的推移，后者會(huì)逐漸發(fā)生損耗。Wiesner指出：

當(dāng)硫膨脹的時(shí)候，這些微小的聚合物會(huì)被撕成碎片。當(dāng)它再次收縮時(shí)，無(wú)法重新連接。這意味著3D電池的一部分無(wú)法再被利用到。

當(dāng)前團(tuán)隊(duì)正在努力搞定這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)尋求一項(xiàng)關(guān)于概念驗(yàn)證的專利。有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy&EnvironmentScience）期刊上。