2021年3月23日
查尔默斯科技大学的研究人员已经生产出一种结构电池，其性能比之前所有版本都要好十倍。它含有碳纤维，同时作为电极、导体和承重材料。他们最新的研究突破为汽车和其他技术中的“无质量”能源存储铺平了道路。
今天的电动汽车的电池构成了汽车重量的很大一部分，而没有履行任何承重功能。另一方面，结构电池既是动力源又是结构的一部分——例如，在汽车车身中。
这被称为“无质量”储能，因为从本质上讲，当电池成为承重结构的一部分时，它的重量就消失了。计算表明，这种多功能电池可以大大减轻电动汽车的重量。
查尔默斯理工大学的结构电池的发展已经进行了多年的研究，包括之前涉及某些类型的碳纤维的发现。
除了坚硬和坚固之外，它们还具有良好的化学储存电能的能力。这项工作被《物理世界》评为2018年十大科学突破之一。
早在2007年，人们就开始尝试制造一种结构电池，但迄今为止，要制造出同时具有良好电气和机械性能的电池是很困难的。
但现在，Chalmers的研究人员与斯德哥尔摩的瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)合作，提出了一种结构电池，在电能存储、刚度和强度方面，其性能远远超过以往任何一种电池。
它的多功能性能比之前的结构电池原型高出十倍。
该电池的能量密度为24 Wh/kg，这意味着与目前可用的同类锂离子电池相比，其容量约为20%。
但是，由于汽车的重量可以大大降低，例如，驾驶电动汽车所需的能量就会更少，而更低的能量密度也会增加安全性。这种结构电池的硬度为25 GPa，可以与许多其他常用的建筑材料竞争。欧洲杯足球竞彩
“之前尝试制造结构电池的结果是，电池既具有良好的机械性能，也具有良好的电气性能。但在这里，使用碳纤维，我们成功地设计出了一种具有竞争力的能量存储能力和刚性的结构电池。”查尔默斯大学教授、该项目负责人雷夫·Asp解释道。
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这种新型电池的负极由碳纤维制成，正极由磷酸铁锂涂层铝箔制成。
它们被电解液基质中的玻璃纤维织物分开。尽管他们成功地制造出了比之前所有电池好十倍的结构电池，但研究人员并没有选择这种材料来尝试打破记录——相反，他们想调查和了解材料结构和隔板厚度的影响。欧洲杯足球竞彩
现在，一个由瑞典国家航天局资助的新项目正在进行中，该项目将进一步提高结构电池的性能。铝箔将被碳纤维取代，作为正极的承重材料，提供增加的刚度和能量密度。
玻璃纤维隔板将被超薄隔板所取代，这将带来更大的效果——以及更快的充电周期。新项目预计两年内完成。
领导这个项目的Leif Asp估计，这种电池可以达到75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的硬度。这将使电池与铝一样坚固，但相对更轻。
“下一代结构电池具有不可思议的潜力。如果你看看消费技术，很有可能在几年内制造出比现在重一半、体积更小的智能手机、笔记本电脑或电动自行车。”列夫Asp说。
从长远来看，电动汽车、电动飞机和电动卫星的设计和动力完全可以由结构电池提供。
“在这里，我们真的只是被自己的想象力所限制。我们已经收到了许多不同类型的公司的关注，与我们的科学文章在该领域的出版。欧洲杯猜球平台可以理解，人们对这些轻便、多功能的材料非常感兴趣。”欧洲杯足球竞彩列夫Asp说。
阅读这篇发表在科学杂志上的文章高级能源与可持续发展研究:结构电池及其多功能性能
点击这里观看Youtube视频:具有记录性能的结构电池
更多信息:结构电池的研究
结构电池使用碳纤维作为负极，磷酸铁锂涂层铝箔作为正极。碳纤维充当锂的宿主，从而储存能量。由于碳纤维还可以导电，因此也避免了对铜和银导体的需求，从而进一步减轻了重量。
碳纤维和铝箔都有助于结构电池的机械性能。两种电极材料由结构电解质基质中的玻璃欧洲杯足球竞彩纤维织物隔开。
电解液的任务是在电池的两个电极之间传输锂离子，但也要在碳纤维和其他部件之间传输机械负载。
该项目是由Chalmers理工大学和瑞典两所最大的技术大学KTH皇家理工学院合作进行的。
电池电解液已在KTH研制成功。该项目涉及五个不同学科的研究人员:材料力学、材料工程、轻量化结构、应用电化学和纤维与聚合物技术。欧洲杯足球竞彩资金来自欧盟委员会的研究项目“清洁天空II”，以及美国空军。
来源:https://www.chalmers.se/en/Pages/default.aspx