带有互穿阳极（灰色，带负号），隔离器（绿色）和阴极（蓝色，加号）的3D电池架构（顶部;不按比例）的渲染，每个尺寸约20纳米。以下是它们各自的分子结构。
这个世界是一个很大的地方，但随着技术的出现，这个世界变得越来越小。随着世界缩小，它还要求事情发生得更快 - 包括为电子设备充电所需的时间。
由材料科学与工程系Spencer T. Olin工程教授Ulrich Wiesner领导的跨学校合作以一种新型储能装置架构满足了这一需求，这种架构具有快速充电的潜力。
该集团的想法是：不是将电池的阳极和阴极放在不导电分离器的两侧，而是以自组装3D螺旋结构与成千上万纳米级孔隙填充储存和传输所需组件的纳米级孔隙交织在一起。
Wiesner说：“这确实是一种革命性的电池结构，”该组织的论文“Block Copolymer衍生的3-D互穿多功能Gyroidal Nanohybrid用于电能存储”于5月16日出版于能源与环境科学杂志，英国皇家学会出版物上。
Wiesner表示：“这种三维架构基本上消除了设备中死区的所有损失。“更重要的是，像我们一样，将这些相互渗透的域的尺寸缩小到纳米级，可以为您提供更高的功率密度。换句话说，您可以比传统电池架构通常使用的时间短得多。“
那么究竟有多快？Wiesner说，由于电池元件的尺寸缩小到纳米尺寸，“当你将电缆插入插座时，在几秒钟内，甚至更快，电池将被充满电。”
这一概念的架构基于嵌段共聚物自组装，Wiesner集团多年来在其他设备中使用，包括螺旋型太阳能电池和螺旋型超导体。Joerg Werner博士作为这项工作的主要作者，曾试验过自组装过滤膜，并想知道是否可以将相同的原理应用于储能碳材料。
碳的螺旋薄膜—由嵌段共聚物自组装产生的电池阳极—具有40纳米宽的数千个周期性孔隙。然后通过电聚合将这些孔用10纳米厚的离子导电分离器涂覆以保证绝缘，从而产生了无间隙分离层。
这一点至关重要，因为分离器中的孔洞等缺陷会导致灾难性故障，从而导致移动设备（如手机和笔记本电脑）发生火灾。
下一步是添加阴极材料 - 在这种情况下，硫的含量不能完全填充其余的孔隙。由于硫可以接收电子但不导电，因此最后一步是用电子导电聚合物回填 - 称为PEDOT（聚[3,4-亚乙基二氧噻吩]）。
Wiesner表示，虽然这种架构提供了概念证明，但这并非没有挑战。放电和电池充电过程中的体积变化会逐渐降低PEDOT电荷收集器的性能，但不会影响硫的体积膨胀。
“当硫磺膨胀时，”Wiesner说，“会将这些小块聚合物撕裂开来，然后当它再次收缩时不会重新连接。这意味着有3D电池的碎片，这些部位将无法继续使用。“
该小组仍在完善该技术，但已经申请了概念验证工作的专利保护。
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