當(dāng)前的許多電池，都采用了大同小異的陰陽雙電極結(jié)構(gòu)，中間采用了非導(dǎo)體隔離。不過現(xiàn)在，康奈爾大學(xué)的工程師們開發(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)、并且擁有瞬時充電的特性。這項新技術(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極，其中包含了數(shù)千個孔，每個孔大約有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)電聚合物來填充最后一部分空隙。

　　每個細(xì)孔都可以儲存和傳遞能量，與微型電池很是類似。但通過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)計要大得多。

　　研究人員稱，在實際操作中，這意味著電池可以在幾秒鐘、甚至更快的時間內(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，你可以在更短的時間內(nèi)獲得能量。

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

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

　　當(dāng)前團(tuán)隊正在努力搞定這個問題，同時尋求一項關(guān)于概念驗證的專利。有關(guān)這項研究的詳情，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。