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此前，已有其它研究團(tuán)隊(duì)，甚至大牌汽車制造商在結(jié)構(gòu)電池領(lǐng)域取得的一些有趣進(jìn)展。比如早在 2013 年，沃爾沃就展示過(guò)具有儲(chǔ)能潛力的碳纖維車身面板。若能結(jié)合高能量密度電池和放電率驚人的超級(jí)電容，電動(dòng)汽車的兩項(xiàng)特性都將得到顯著提升。而本文介紹的 UCF 研究項(xiàng)目，就涉及一種具有獨(dú)特性能的新材料。
材料結(jié)構(gòu)與工藝說(shuō)明
據(jù)悉，這種新材料不僅具有令人印象深刻的儲(chǔ)能潛力，還具有可承受意外事故的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如上圖所示，科學(xué)家們嘗試將帶正負(fù)電的碳纖維層交替堆疊到了一起。通過(guò)在其中夾上石墨烯片，還可進(jìn)一步提升其儲(chǔ)電能力。再讓堆疊結(jié)構(gòu)連接到涂有金屬氧化物的電極上，以增加設(shè)備的電壓和能量密度。
終我們見(jiàn)到了這樣一種超級(jí)電容器 —— 其機(jī)械性能如鋼鐵般堅(jiān)固，但質(zhì)量又比鋁要輕，且擁有許多電動(dòng)汽車所需的特性。若用于典型的車身外殼（兼作電池），其有望將續(xù)航里程增加25% —— 從 200 英里（321 公里）輕松提升至 250 英里（402 公里）。
研究者 Kowsik Sambath Kumar 指出：“當(dāng)前電池占據(jù)了 EV 重量的三四成，但若換用新型儲(chǔ)能復(fù)合材料，便可在不增加電池重量的情況下增加續(xù)航里程，或保持同等續(xù)航而減輕車重。此外，該材料具有極高的抗拉伸、彎曲、沖擊強(qiáng)度。”得益于類似超級(jí)電容器的特性，新材料還可快速釋放電，從而極大地推動(dòng)電動(dòng)汽車的加速表現(xiàn)。更棒的是，新材料無(wú)毒且不易燃，對(duì)于道路安全也有著相當(dāng)重要的意義。至于充放電循環(huán)壽命，也是傳統(tǒng) EV 動(dòng)力電池的十倍。
研究者 Jayan Thomas 補(bǔ)充道：“與以往存在有毒物質(zhì)、易燃有機(jī)電解質(zhì)、低生命周期等性能較差的解決方案相比，新材料無(wú)疑是一個(gè)巨大的進(jìn)步。”
展望未來(lái)，科學(xué)家們還希望將這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到無(wú)人機(jī)、便攜式可穿戴設(shè)備（如智能眼鏡 / VR 頭顯），甚至?xí)诚朐谔窄h(huán)境中的衛(wèi)星上使用。Deepak Pandey 指出：“通過(guò)取代笨重的電池組，新型復(fù)合材料可讓立方體衛(wèi)星變得更加輕巧，從而節(jié)省每次數(shù)千美元的發(fā)射費(fèi)用，或者將省下的空間用于容納更多傳感器、測(cè)試設(shè)備和衛(wèi)星功能組件。”