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鋰離子電池組的重量是電動(dòng)汽車技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一。純電動(dòng)汽車要想有長續(xù)航，就需要更大的電池組。但是更大的電池組帶來了更大的重量，更大的重量就會(huì)造成汽車耗電量的增加。所以如果一味地增大電池，那么對于純電動(dòng)汽車來說也是一個(gè)惡性循環(huán)，甚至適得其反。所以現(xiàn)在純電動(dòng)汽車都在找一個(gè)續(xù)航和重量之間的平衡。
但是如果有一種電池技術(shù)可以集成到汽車的結(jié)構(gòu)元件中，從而根本不增加汽車的重量，讓整輛車身直接變身成一顆大電池。這是不是一種革命性的技術(shù)呢？
透過碳纖維的導(dǎo)電特性，能讓未來電動(dòng)車不再需要使用沉甸甸的鋰電池。
瑞典哥德堡查默斯理工大學(xué)和 KTH 皇家理工學(xué)院的科學(xué)家們似乎已經(jīng)找到了他們稱之為“無質(zhì)量儲(chǔ)能”的答案。
瑞典的想法可以追溯到 1960 年代的大獎(jiǎng)賽賽車。BRM和路特斯率先將發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱作為底盤的結(jié)構(gòu)元件，減輕了傳統(tǒng)空間框架的重量。如果將鋰離子電池集成到碳纖維復(fù)合材料中，制造一種可用于汽車的結(jié)構(gòu)材料，那么不但節(jié)省了電池的空間，而且也降低了質(zhì)量。
現(xiàn)有的鋰離子電池具有碳陽極和金屬氧化物陽極。當(dāng)鋰離子在充電和放電過程中穿過電解液時(shí)，兩者都可以吸收鋰離子。
2007 年啟動(dòng)的瑞典研究項(xiàng)目提出了一種使用碳纖維形成陽極的方法，陽極由磷酸鐵涂層鋁箔制成，陽極由電解質(zhì)混合物中的玻璃纖維織物隔開。新概念用碳纖維代替陽極電極的箔片，并將其與更薄的隔板相結(jié)合，創(chuàng)造出一種堅(jiān)固的儲(chǔ)能材料，它具有鋁的剛度但更輕。
早期的研究集中在碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)上。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，晶體小的纖維比晶體大的纖維強(qiáng)度低，但具有良好的電化學(xué)性能，使其適用于陽極和陰極材料。結(jié)構(gòu)碳纖維市場更側(cè)重于高檔飛機(jī)級材料，但強(qiáng)度略有下降對于汽車使用來說不是問題。
盡管前景廣闊，但這種新材料的能量密度不如傳統(tǒng)電池。階段版本的能量密度為24 Wh/kg（或全電池組為40 Wh/kg），僅為現(xiàn)在一些純電動(dòng)汽車64 kWh電池能量密度的17%。但是單來的好處是使汽車的重量減少約 460 公斤，這可能會(huì)對續(xù)航里程和性能產(chǎn)生巨大而有益的影響。
那么問題就在于有多少這種材料可以融入汽車的結(jié)構(gòu)中，以及如何在減輕重量和降低能量密度之間取得平衡。參與該項(xiàng)目的人員希望帶有碳纖維陽極和陰極的兩級版本的能量密度可以達(dá)到每公斤 75 瓦時(shí)。
當(dāng)然，就目前來看這項(xiàng)技術(shù)普及的機(jī)率應(yīng)該不會(huì)太高，畢竟碳纖維車身至今仍是相當(dāng)昂貴的一項(xiàng)材料，基本上只會(huì)在超跑車款或是少數(shù)高價(jià)電動(dòng)車身上看到。
但是使用碳纖維的輕量化特性同時(shí)舍棄了傳統(tǒng)電池，可以讓整輛車減少50%以上的車身重量，同時(shí)也會(huì)比使用傳統(tǒng)鋰電池更為安全，一旦在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，降低成本，那么還是有廣泛的市場前景的。