復合材料結構電池:更優異性能的突破

瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員已經開發出一種電池,包含碳纖維,同時作為電極、導體和承重材料。據大學的研究人員稱,這項研究的突破為在車輛和其他技術中實現本質上的"無重量"能量存儲鋪平了道路。
電池  
結構電池是指既作為能源又作為結構的一部分發揮作用的電池-例如在汽車車身上。這被稱為"無質量"儲能,因為當電池成為支持結構的一部分時,它不會增加重量。計算表明,這種類型的多功能電池可以大大減輕電動汽車的重量。
  
據報道,新開發的結構電池的性能在電能儲存、硬度和強度方面遠遠超過了以往的技術水平,新型結構電池的多功能性能比以前的結構電池原型高十倍。
  
該結構電池的能量密度為24Wh/kg,比目前市場可用的同類鋰離子電池多出約20%的容量。由于可以極大減輕重量,推進所需的能量也更少,而較低的能量密度也導致了更大的安全性。由于具備25GPa的結構剛度,該結構電池實際上可以與許多其他普通建筑材料競爭。
  
"以前嘗試制造結構性電池的結果是,電池要么具有良好的機械性能,要么具有良好的電性能。但在這里,我們已經成功地使用碳纖維設計了一種既具有競爭性的儲能能力又具有剛性的結構電池。“ 查爾姆斯大學教授、該項目負責人萊夫-阿斯普表示。
  
這種新電池的負極由碳纖維制成,正極由涂有磷酸鐵鋰的鋁箔制成,被電解質基質中的玻璃纖維織物所分隔。
  
目前正在進行一個由瑞典航天局資助的新項目,以進一步提高結構電池的性能。鋁箔將被碳纖維取代,作為正極的承重材料,從而提高硬度和能量密度。玻璃纖維分離器將被替換為超薄版本,這將實現更高的效率以及更快的充電周期。新項目預計將在兩年內完成。萊夫-阿斯普教授估計,這樣的電池可以達到75Wh/kg的能量密度和75GPa的硬度。這將使結構電池與鋁一樣穩定,但相對來說重量要輕得多。
  
因此,下一代結構電池具有巨大的潛力。在幾年內,有可能生產出重量只有今天一半的智能手機、筆記本電腦或電動自行車,并且更加緊湊。而從長遠來看,也可以想象,電動汽車、電動飛機和衛星將由結構電池設計和驅動。