일리노이 대학교 샴페인 분교 재료과학 및 공학교수인 폴 보웬 (Paul Bowen) 과 신디 석사 대학원생, 박사후 연구원 장혜강 () 은 박막을 3 차원 나노 구조 전극으로 싸서 더 큰 유효 부피와 전류를 얻을 수 있게 했다. 이 전극을 사용하는 배터리는 몇 초 안에 빠르게 충전할 수 있으며 덩어리 전극 배터리의 100 배에 달하는 효율을 보이는 것으로 나타났다. 즉, 전기 자동차에 사용될 때 충전하는 데 걸리는 시간은 주유소에서 주유하는 데 걸리는 시간과 같을 수 있습니다. 더 중요한 것은 빠른 충전방전이 배터리의 에너지 밀도에 영향을 미치지 않는다는 점이다 (일정 공간이나 질량물질에 에너지를 저장하는 크기, 해결해야 할 문제는 전동차가 한 번에 충전할 수 있는 거리가 얼마나 되는지).
보은은 이렇게 말했다. "이 빠른 충전방전의 신형 배터리는 자동차 분야뿐만 아니라 의료 장비, 레이저, 군사 분야에도 사용할 수 있다."
과학자들은 먼저 표면에 작은 구를 덮은 다음, 구를 메쉬 구조로 단단히 감싸고, 구와 구 주변 사이의 틈새는 금속으로 채워진다. 그런 다음 구를 녹여 스폰지와 같은 3 차원 브래킷을 얻습니다. 그런 다음 전기 분해를 통해 3 차원 스탠드 표면을 각식하여 스펀지 구조의 미공을 확대하여 열린 프레임 구조를 만듭니다. 마지막으로, 활성 재료 막을 프레임에 코팅합니다.
연구진은 "그 결과, 우리는 서로 거의 연결되어 있지 않은 고성능 전극 구조를 얻었기 때문에 리튬 이온을 빠르게 이동할 수 있었다" 고 지적했다. 활성 재료 막은 또한 리튬 이온을 빠르게 확산시킬 수 있습니다. 동시에, 금속 재료는 그것의 전도성을 더욱 강하게 한다. ""
보웬은 "최신 연구는 어떤 특정 배터리 유형과도 무관하며, 새로운 배터리 디자인 패러다임으로, 3 차원 구조를 이용하여 배터리의 성능을 향상시킨다" 고 말했다.
이 연구는 미 육군 연구실과 미국 에너지부의 지지를 받았다.