新型碳纖維結構電池:重量減半,續航增70%

 近日,瑞典查爾姆斯理工大學的研究團隊在“無質量儲能”領域取得了顯著進展,開發出了一種新型的多功能碳纖維結構電池。這種電池不僅能夠儲存能量,還能作為承重結構使用,有望大幅減輕汽車、飛機、船艦以及計算機等設備的重量,同時降低能源消耗。

該研究團隊的成果已在《先進材料》雜志上發表。他們研發的結構電池由碳纖維復合材料制成,具有與鋁相當的剛度,并且能量密度足以滿足商業化應用的需求。這種結構電池的問世,意味著在電動汽車、無人機、手持工具、筆記本電腦和手機等產品上可以實現更小的重量,從而提高性能和效率。

研究團隊通過進一步發展其概念,提高了電池的剛度和能量密度。在2021年,他們將電池的能量密度提升至每千克24瓦時,相當于同類鋰離子電池容量的20%左右。最新的進展中,能量密度更是提升至30瓦時/千克。盡管這一能量密度仍然低于當前常用的電池,但由于電池成為結構的一部分,并且可以由輕質材料制成,因此整車重量的降低將使得電動汽車所需的能量大大減少。

研究人員對電動汽車進行了計算,結果顯示,如果配備這種新的結構電池,續航里程將比現在增加多達70%。此外,結構電池單元的剛度也顯著提高,彈性模量從25增加到了70吉帕,這意味著該材料可以像鋁一樣承載負荷,但重量更輕。

盡管新電池的性能在多功能性方面優于上一代電池兩倍,被認為是迄今為止世界上最好的電池,但在電池單元從小規模實驗室制造走向大規模生產、應用于科技產品或車輛之前,還需要進行大量的工程工作。這一突破性的研究成果預示著未來在新能源存儲和材料科學領域的巨大潛力。

復合材料在電池殼領域的展望

復合材料在電池殼領域的應用展現出顯著的優勢,并預示著巨大的發展潛力。作為主流選擇,片狀模塑料(SMC)電池殼在電動汽車市場中占據了顯著的份額,而乘用車市場則是其最大的應用領域。全球主要制造商之間的市場競爭日益加劇,特別是在中國市場,預計未來的競爭將更加激烈。

  • 市場需求持續增長
隨著全球電動汽車市場的快速擴張和對電池殼性能要求的不斷提升,復合材料電池殼的市場需求正持續增長。根據國際能源署(IEA)的《2024年全球電動汽車展望》報告,全球電動汽車市場正在經歷強勁的增長勢頭。2023年,全球電動汽車銷量接近1400萬輛,市場份額達到18%,較2022年的14%有了顯著增長。在新能源汽車產業的快速發展和政策的大力支持下,復合材料電池殼的市場前景顯得尤為廣闊。

  • 技術創新提升產品性能
為了滿足電動汽車對電池殼更高標準的性能需求,如更高的強度、更佳的隔熱效果、更低的噪音和振動等,未來將不斷有新的復合材料技術和制造工藝被開發出來。這包括改進復合材料配方、優化纖維增強結構、開發新型成型工藝等,以提高復合材料電池殼的性能和質量。隨著智能化技術的進步,未來的復合材料電池殼可能會集成更多智能功能,如傳感器和監測系統,實現對電池狀態的實時監控和預警。

  • 應用領域的擴展
復合材料電池殼的應用不僅限于電動汽車領域,它在電動自行車、電動摩托車、儲能設備等領域也展現出廣泛的應用潛力。隨著復合材料技術的不斷進步和成本的降低,其應用范圍有望進一步擴大,為更多行業提供高性能的電池殼解決方案。

  • 行業競爭促進產業升級
市場競爭的加劇將推動各廠商加大技術研發投入,提升產品質量和性能,降低成本,以在競爭中獲得優勢。新廠商的加入可能會帶來新技術和新理念,推動整個行業的技術進步和產業升級。在這一過程中,技術落后、產品質量不穩定的廠商可能會被淘汰,而擁有核心技術和競爭優勢的廠商將不斷壯大,行業的集中度可能會進一步提高。
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第十二屆新能源及復合材料新技術、新材料、新裝備產業化發展論壇暨工廠現場演示培訓會

各有關單位:

在“碳達峰、碳中和”戰略的背景下,以新能源汽車、低空經濟、氫能、儲能、光伏等為代表的新能源行業駛入復合材料高潛力賽道。新能源及復合材料是發展戰略性新興產業的重點方向,是構建綠色低碳產業體系、打造產業轉型升級的新增長點。為促進國內新能源及復合材料行業發展,推動產業轉型升級、產品結構調整,中國復材行業專業傳媒機構——復材網在總結前11屆經驗的基礎上,將定于12月12-14日在山東•德州舉辦 “ 第十二屆新能源及復合材料新技術、新材料、新裝備產業化發展論壇暨工廠現場演示培訓會”。

 

本屆會議以“科技賦能產業鏈  創新助力碳中和”為主題,在借鑒國際復合材料發展的趨勢、工藝、經驗,解讀國內政策導向的同時,探討國內碳纖維及其復合材料產業化發展之路。會議將通過國內外參會專家、企業家、學者的報告、主題演講及交流研討,了解各單位先進技術工藝及經驗,明確市場需求,促進各單位產業及技術協作,共謀國內復合材料產業創新發展,合作共贏。會議期間將安排參觀北京機科國創輕量化科學研究院有限公司德州分公司、德州海力達模塑有限公司和德州聯合拓普復合材料科技有限公司工廠,通過參觀 LFT-D 在線模壓(補強)生產線、HP-RTM 生產線、模注涂一體化生產線、汽車配件拉擠生產線、先進復合材料成型技術與裝備國家重點實驗室、模具加工、裝配及調試車間、預浸料生產車間的涂膠工序與復合工序(介紹預浸料生產設備及基本工藝),推動復合材料成型工藝技術升級和生產制造裝備的提質增效,促進復合材料行業高質量發展。

 

誠邀國內外復合材料領域專家、學者、企業家和行業同仁蒞臨大會,共謀復材新未來!

 

主辦單位:復材網(中國復合材料信息網)

協辦單位:北京機科國創輕量化科學研究院有限公司德州分公司、德州海力達模塑有限公司、德州聯合拓普復合材料科技有限公司

會議時間:2024年12月12-14日   

會議地點:山東•德州富豪康博酒店