Композиты для структурных батарей

Одна из проблем, с которыми сталкиваются инженеры при разработке электромобилей (электромобилей), - это масса батарей, необходимых для обеспечения питания двигателей. Батареи тяжелые. Это означает, что для обеспечения дальности действия - одной из наиболее необходимых характеристик электромобиля - должна быть достаточная емкость аккумулятора ... но это становится чем-то вроде порочного круга, поскольку больше батареи означает большую массу, а большая масса означает уменьшение дальности.>

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции разработали батарею, которая могла бы стать решением этой проблемы, поскольку она не только накапливает энергию (24 ватт-часа на килограмм), но и обеспечивает структурную поддержку, поскольку имеет жесткость 25 ГПа.

Лейф Асп, профессор Chalmers и руководитель исследовательского проекта, который осуществляется в сотрудничестве с Королевским технологическим институтом KTH (Стокгольм, Швеция), сказал:«Предыдущие попытки создать структурные батареи привели к элементам с хорошими механическими свойствами. , или хорошие электрические свойства. Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось разработать конструктивную батарею с конкурентоспособной емкостью накопления энергии и жесткостью ».

В статье в Advanced Energy and Sustainability Research (том 2, выпуск 3), Асп и его соавторы описывают батарею:

«Структурный композитный аккумулятор состоит из отрицательного электрода CF [углеродного волокна] и положительного электрода на алюминиевой пленке, разделенных сепаратором из стекловолокна GF в матричном материале SBE [структурный электролит батареи]. Следовательно, CF действуют как хозяин для Li (т. Е. Активный электродный материал), проводят электроны и укрепляют материал. Точно так же фольга положительного электрода обеспечивает комбинированные механические и электрические функции. SBE облегчает перенос литий-ионных ионов и передает механические нагрузки между волокнами, частицами и слоями. Два типа тканевых разделителей GF, Whatman GF / A и GF с полотняным переплетением, используются в качестве модельных материалов для исследования влияния толщины и архитектуры разделителя, а также анизотропии материала на многофункциональные характеристики ».

В настоящее время они работают над новой структурной батареей с заменой алюминиевой пленки углеродным волокном и использованием более тонкого стекловолоконного сепаратора.

Асп сказал, что он ожидает, что дальнейшие исследования приведут к созданию батареи с удельной энергией 75 ватт-часов на килограмм и жесткостью 75 ГПа.

«Если вы посмотрите на потребительские технологии, - сказал Асп, - через несколько лет вполне возможно будет производить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые будут весить вдвое меньше, чем сегодня, и будут намного компактнее».