據(jù)外媒報(bào)道,查爾姆斯理工大學(xué)與瑞典皇家理工學(xué)院(KTH)合作研發(fā)出一種新型結(jié)構(gòu)電池,性能是之前結(jié)構(gòu)電池的10倍。該電池使用了碳纖維材料,并將其同時(shí)用于電極、導(dǎo)體和承重材料中。其成功研發(fā)為汽車和其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)真正的“無質(zhì)量(massless)”能量存儲(chǔ)鋪平了道路。
電池重量在電動(dòng)汽車的總重中占比很大,且無任何承重功能。而結(jié)構(gòu)電池既可以提供動(dòng)力,也可以作為汽車的結(jié)構(gòu)部件。這種電池就是“無質(zhì)量”能量存儲(chǔ),即當(dāng)電池可作為承重結(jié)構(gòu)部件時(shí),其質(zhì)量可以忽略不計(jì)。計(jì)算結(jié)果表明,這種多功能電池可大大減輕電動(dòng)汽車的重量。查爾姆斯理工大學(xué)已對(duì)結(jié)構(gòu)電池進(jìn)行了多年研究,之前還發(fā)現(xiàn)了很多其他類型的碳纖維,它們不僅堅(jiān)固強(qiáng)大,且具有良好的化學(xué)儲(chǔ)能能力。
2007年,研究人員首次嘗試開發(fā)結(jié)構(gòu)電池,可迄今為止也未研發(fā)出兼具良好電氣性能和機(jī)械性能的電池。但最近,結(jié)構(gòu)電池研發(fā)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。查爾姆斯理工大學(xué)與瑞典皇家理工學(xué)院(KTH)合作研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)電池,能量存儲(chǔ)、剛度和強(qiáng)度均超出現(xiàn)有產(chǎn)品,其多功能性能是之前結(jié)構(gòu)電池的10倍。
該電池的能量密度為24 Wh / kg,是現(xiàn)有同類鋰離子電池容量的20%。由于該結(jié)構(gòu)電池可大大減輕車輛的重量,因此驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車所需的能量也相應(yīng)減少。此外,低能量密度也提高了車輛安全。該結(jié)構(gòu)電池的剛度為25 GPa,可與許多常用建筑材料媲美。
查爾姆斯理工大學(xué)教授、該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Leif Asp表示:“之前研發(fā)的結(jié)構(gòu)電池電芯要么具備良好的機(jī)械性能,要么具備良好的電氣性能。但通過使用碳纖維,我們成功設(shè)計(jì)出兼具良好存儲(chǔ)能力和剛性的結(jié)構(gòu)電池?!?/P>
新型結(jié)構(gòu)電池的負(fù)極由碳纖維制成,正極由涂有磷酸鋰的鋁箔制成,正負(fù)極由電解質(zhì)基質(zhì)中的玻璃纖維織物隔開。盡管使用碳纖維使得電池性能提高了10倍,可研究人員并未選擇繼續(xù)打破該記錄,而是研究并了解材料結(jié)構(gòu)和隔板厚度所帶來的影響。
目前,由瑞典國家航天局(Swedish National Space Agency)資助的新項(xiàng)目正試圖進(jìn)一步提高該結(jié)構(gòu)電池的性能。他們將使用碳纖維取代正極中的鋁箔,并作為承重材料,提高剛度和能量密度。此外,他們還將使用超薄玻璃織物替代之前的玻璃織物,進(jìn)一步提高剛度與能量密度,同時(shí)縮短充電周期。新項(xiàng)目預(yù)計(jì)在兩年內(nèi)完成。
同為此項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者Leif Asp預(yù)計(jì)這種結(jié)構(gòu)電池未來可提供75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的硬度,像鋁一樣堅(jiān)固,但要輕得多。Leif Asp表示:“下一代結(jié)構(gòu)電池具有巨大潛力。基于當(dāng)前消費(fèi)類產(chǎn)品技術(shù),未來幾年,智能手機(jī)、筆記本電腦和電動(dòng)自行車的重量很可能僅為現(xiàn)在的一半,且更加小巧?!睆拈L遠(yuǎn)來看,結(jié)構(gòu)電池未來還將可能為電動(dòng)汽車、電動(dòng)飛機(jī)和衛(wèi)星供電。