BuildingTECH

search


Энергия

«Невесомая» батарея из углеродного волокна даст возможность отказаться от тяжелых аккумуляторов

«Невесомая» батарея из углеродного волокна даст возможность отказаться от тяжелых аккумуляторов

От электрических самолетов до электромобилей, тяжелые и громоздкие батареи являются огромным ограничивающим фактором в том, как далеко могут перемещаться эти типы транспортных средств. Ученые из Технологического университета Чалмерса заявили о большом прорыве, продемонстрировав новый тип «невесомой» батареи, которая может одновременно работать как источник энергии и как структурный компонент транспортного средства.

Исследовательская группа потратила годы на изучение идеи о том, что батареи могут использоваться в качестве структурных компонентов для экономии веса при проектировании транспортных средств. Углеродное волокно является ключевым элементом этого исследования благодаря своим превосходным механическим свойствам.

В рамках внедрения исследования в реальные приложения, ученые создали структурную батарею на основе углеродного волокна, которая, по их словам, работает в 10 раз лучше, чем любая предыдущая версия.

Батарея состоит из отрицательного электрода из углеродного волокна и положительного электрода из алюминиевой фольги, покрытой фосфатом лития-железа. Они разделены стекловолоконной тканью, которая служит структурной матрицей электролита, которая переносит ионы лития между электродами, как в обычной батарее, но также помогает распределять механические нагрузки на различные части конструкции.

Исследователи описывают это как «невесомое» устройство накопления энергии, потому что, в отличие от обычной батареи, оно не добавляет автомобилю лишнего веса. Однако здесь есть некоторые компромиссы. Например, батарея имеет плотность энергии 24 Втч / кг, что, как отмечает команда, составляет около 20 процентов емкости современных литий-ионных батарей.

С другой стороны, если бы этот аккумулятор был встроен в электромобиль вместо типичного литий-ионного, этот автомобиль весил бы намного меньше и, следовательно, потребовал бы меньше энергии для его движения. Что касается механических свойств, то, по словам ученых, этот материал имеет жесткость 25 ГПа и может конкурировать с другими широко используемыми материалами.

Исследователи говорят, что этот новый дизайн предлагает десятикратное улучшение производительности по сравнению с предыдущими попытками структурной батареи, но они обращают свое внимание на еще более высокие амбиции. Следующий этап их исследований включает замену алюминия в положительном электроде на углеродное волокно для дальнейшего повышения энергии и механических характеристик, а стеклоткань будет заменена более тонкой версией для ускорения зарядки.

«Структурная батарея следующего поколения имеет фантастический потенциал. Если вы посмотрите на потребительские технологии, через несколько лет вполне возможно будут производить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые будут весить вдвое меньше, чем сегодня, и будут более компактными».

Источник:


Читать больше: